化学腐蚀作用下岩石的动态性能及本构模型研究.pdfVIP

74 长江科学院院报 2015盆 试验结果表明：化学腐蚀对于岩石的动态力学性 另外，试验还表明，应变率也是影响材料动态强 能存在较明显的影响，且随着岩样的静态强度、化学 度的一个明显的因素 。岩石的动态强度随着应变率 溶液的pH值的不同影响程度不同。对于强度非常 的提高而提高。因为本试验岩石的应变率是由试验 高的灰质石灰岩，化学腐蚀的影响稍小。当应变率较 系统的冲击气压决定的，所以本文定义岩石的动态 低时(约为60)，采用蒸馏水和化学溶液浸泡后，岩石 弹性模型为 的动态强度分别降低了5％和26％ 。对于强度较低 ED = it,／× ×E 。 的粉质砂岩，采用中性盐和化学溶液浸泡后，其动态 式中：E为岩石静态弹性模量；为岩石材料的应变 强度下降非常明显。当应变率约为200时，采用水浸 率增长参数，=l+lg；n为拟合参数。由于试验 泡和中性盐浸泡的粉砂岩的动态强度下降了52．5％ 结果分散性较大，本文仅针对粉质砂岩的动态应力 和79．5％。化学腐蚀对岩石动态强度的影响效果，还 应变曲线进行拟合，得到拟合曲线如图6所示。拟 随着化学溶液的pH的变化而变化。酸性越强，化学 合参数如表 2所示。 腐蚀效果更为明显，岩石的动态下降愈大，如图5(C) 所示。当应变率为5O左右时，采用pH=7的KsO 溶液浸泡后，浅红石灰岩的动态强度是 自然状态的 皇 ＼ 54％；而采用pH：2的KHSO 溶液腐蚀后，其动态强 毯 度是同类岩石 自然状态下的46％。并且这种影响效 果随着应变率的提高而变得更为显著。 化学腐蚀不仅影响岩石的动态强度，对其动态 弹性模量也存在较大的影响。由图5可以看出，化 0．000 0．005 0．010应变0．015 0．020 0．025 学腐蚀作用下，岩石的动态强度下降，弹性模量也随 图6 本构模型拟合 曲线 之变小。并且弹性模量的大小与动态强度的高低基 Fig．6 n ttin窑curvesofconstitutivemodel 本协调，即动态强度越低，弹性模量越小。 表2 拟合参数 Table2 Fittingparameters 4 化学腐蚀作用下岩石 的动态本构 50．4 1．38 3．30 O．53 模型 50．4 1．42 3．20 0．69 50．4 1．65 3．31 O．78 岩石是典型的非均质脆性材料，应力应变分布 不规律，且材料达到弹性极限后很快就破坏，变形量 较小。本文只对岩石的弹性阶段的本构进行分析研 5 结 论 究，并与试验 曲线进行对比。基于岩石动态损伤本 论文开展了化学腐蚀作用下，3种不同岩性围 构模型及岩石化学腐蚀作用的研究结果。本文在化 岩的动态力学性能研究，并分析了化学腐蚀、化学腐 学腐蚀作用下岩石的动态模型选取以下形式：