水化学环境对岩石性质影响研究现状及展望.PDFVIP

第３３卷 第２期 桂 林 理 工 大 学 学 报 Ｖｏｌ３３Ｎｏ２ ２０１３年５月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｙ　２０１３  文章编号：１６７４－９０５７（２０１３）０２－０２９０－０７　　　　　 ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－９０５７２０１３０２０１６ 水化学环境对岩石性质影响研究现状及展望 １ １ ２ １ １ 黄振育 ，韦昌富 ，钟晓斌 ，谭　龙 ，张　超 （１桂林理工大学 ａ广西矿冶与环境科学实验中心；ｂ广西岩土力学与工程重点实验室； ｃ土木与建筑工程学院，广西 桂林　５４１００４；２西安铁路局 西安工务段，西安　７１００００） 摘　要：在对大量国内外文献资料进行搜集、整理、分析、对比及归纳的基础上，从化学作用下岩石 宏观物理力学特性与微细观结构间的内在本质联系、岩石化学损伤演化机理以及岩石工程耐久性评价 等方面分析了目前水化学环境对岩石性质影响的研究现状，当前国内对其微观损伤机理的研究仍不够 全面系统，且研究成果未能十分有效地应用于实际工程；环境岩石工程学科有望在水化学环境下岩石 性质的时效性、建立受腐蚀岩石的扩散模型、量化岩石的抗腐蚀能力等方面的研究取得长足进展。 关键词：水化学环境；岩石性质；机理分析；数值模拟 中图分类号：ＴＵ４５８　　　　 　　　　　　　　　　文献标志码：Ａ 岩石是多种天然矿物经长期的地球物理化学 １　水化学环境下岩石性质的早期研 作用而形成的一种非均质、多缺陷材料，其力学 究成果 性质表现为各向异性、非线性和实效性。岩石的 强度和变形特性不仅取决于岩石本身的结构，还 １１　地球物理学方面 受围压、孔隙水、温度等其他外界因素的影响。 人们较早关注的是岩石等地质材料由于应力 边坡、洞室、坝基等诸多工程常用的岩石在服役 腐蚀而引起的裂纹扩展，２０世纪７０年代起研究地 期不仅要承受外荷载作用，还要抵抗所处环境中 球物理的学者们已开展了大量卓有成效的研究。 ［１３］ ［１－２］ Ｗｉｅｄｅｒｈｏｒｎ 通过实验，发现了Ｋ－Ｖ曲线Ｉ区斜 化学介质对它们的破坏作用 。长期以来，一 率与ｐＨ值有关；Ｗｅｓｔｗｏｏｄ（１９７４）则通过研究固 些学者认为水化学环境对岩石的摩擦变形起到至 －液体系，建立了静电 势差模型，用静电作用 ［３－７］ ζ 关重要的作用 。其中，酸雨问题备受人们关 来解释应力腐蚀，发现当被测矿物上单层吸收的 注，它使湖泊酸化、森林退化、农作物大面积减 静电势为零时，玻璃和石英的压缩硬度最大，当 产，更对许多人类文化遗产造成严重的破坏［８－１２］。 ［１４］ 静电势变高时，其压缩硬度则变小；Ａｎｄｅｒｓｏｎ 另外，沿海地区过度开采地下水引起的海水倒灌， 提出了由应力腐蚀引起的缓慢破裂传播理论，并 工业废水、生活污水的乱排乱放和城市垃圾堆场