砂岩蠕变特性水物理化学作用效应试验研究.doc

砂岩蠕变特性的水物理化学作用效应试验研究第卷第期岩石力学与工程学报..,,以尺口日,.,年月砂岩蠕变特性的水物理化学作用效应试验研究刘建,***,乔丽苹,,,湖北武汉摘要:针对干燥、饱水以及不同离子浓度和酸碱度水溶液循环流动作用至水一岩反应平衡后的砂岩试件,完成一系列单轴压缩蠕变试验。根据试验结果,通过对不同应力水平下干燥砂岩和饱水砂岩的应变一时间关系、瞬时应变、蠕变应变及蠕变速率的比较分析,揭示饱水砂岩蠕变特性的水物理作用效应与机制。在此基础上,分别针对砂岩在酸碱度相同而离子浓度不同以及酸碱度不同而离子浓度相同这两类流动水溶液作用后,其应变一时间关系、瞬时应变、蠕变应变及蠕变速率的差异性开展系统研究,获得砂岩蠕变特性的水溶液离子浓度影响效应和酸碱度影响效应,进而探讨其水物理化学作用机制。研究结果表明,饱水砂岩蠕变性质比干燥砂岩明显:上述不同流动水溶液作用后的砂岩蠕变特性又比干燥、饱水砂岩显著;饱水砂岩蠕变特性主要存在水物理作用效应;而不同流动水溶液作用后砂岩的蠕变特性则兼具水物理作用效应和水化学作用效应;砂岩蠕变的水溶液离子浓度作用效应呈现出离子浓度越高则蠕变特性越显著的特点。研究成果对于岩石流变力学及水一岩相互作用领域的理论与应用研究,具有良好的启示与借鉴意义。关键词:岩石力学:砂岩;蠕变特性;水物理化学作用;试验研究;机制分析中图分类号:文献标识码:文章编号:???..,,,..:,已口以,,尺七口,.,已口,,.,,?矗,已,,以;.,厂已,日以厂“,?,,配尺,尺已口,?已,,西已,日:,,?.,仃,,;?..,,,?骶一.?;??收藕日期:??;修回日期?~基金项目:国家自然科学基金资助项目,;国家自然科学基金重点项目:湖北省自然科学基金资助项目作者简介。刘建一,男,博士,年毕业于湘潭矿业学院地质学专业,现任研究员、博士生导师,主要从事岩土力学与工程的理论与应用方面的研究工作。...第卷第期刘建,】..。,???,.『?.?.??,.印..:;;;一?;;.%。朱合华和叶斌【通过对干燥和饱水状态下凝灰岩的单轴蠕变试验发现,含水量对凝灰岩极限引言蠕变量的影响非常明显,其干燥和饱水试样的极限蠕变值可相差~倍。李铀等【】通过对风干和饱岩体工程失稳许多是由于岩石及结构面的时效变形积累而导致的流变破坏,而水是诱发各种工程水花岗岩的单轴蠕变试验研究,获得饱水花岗岩长地质灾害最活跃的载体。地下水一方面对岩体介质期强度明显降低、流变速率和应变量显著增大的结论。刘光廷等】对软弱砾岩的单、双轴流变试验产生润滑、软化、泥化、结合水强化以及冲刷运移等物理作用,另一方面又与岩体之间不断进行着离结果显示,相同应力条件下,泡水砾岩流变变形相子交换、溶解、溶蚀、水化、水解、氧化还原等化当于干燥状态的倍。迄今为止,关于水对岩体流学作用?。地下水与岩体之间的水物理化学作用不变特性作用效应的研究主要涉及饱水及不同含水量的影响叫,且所获成果非常有限,而针对其水物仅会使岩体矿物颗粒问的摩擦因数和黏聚力减小,还可改变岩体的矿物组成与微细观结构,使其产生理化学作用效应所开展的研究,目前尚未见报道。毫无疑问,就这一问题开展深入细致和定量化研孔隙、溶洞及溶蚀裂隙等,并增加其孔隙率,由此而引起其强度和刚度等力学性质的劣化。对遇水后究,不但可以丰富岩体流变学理论,而且对于存在强度降低的岩石,水是造成其损伤的一个重要原因,水物理化学作用效应的岩体工程长期稳定性、石油有时它比力学因素造成的损伤更为严重,而岩石工程油井井壁稳定、核废料储存库安全以及环境工程中污染物处置等问题均具有重要的应用价值。的时效变形行为及流变破坏正是源于其内部损伤随时问逐渐积累,且同时伴随着宏观主裂纹的流变时本文在己完成的砂岩水物理化学微细观损伤试效扩展。所有这些过程都具有很强的时间效应,验与机制分析】以及砂岩弹塑性力学特性的水物理化学作用效应试验与本构研究【等工作的基础并且通过应力作用下岩体的水物理化学损伤积累,最终从宏观上影响岩体的流变力学行为。因此,对于上,进一步针对干燥、饱水以及不同离子浓度和酸存在地下水作用的大坝基础、边坡、地下洞室等岩碱度水溶液循环流动作用至水一岩反应平衡后的砂体工程而言,其长期稳定性不单纯取决于应力作用岩试件,完成了一系列单轴压缩蠕变试验。根据试下岩石和结构面本身的流变行为,而是依赖于应力验结果,通过对不同应力水平下干燥和饱水砂岩的与水长期共同作用下的耦合流变过程,这一过程同应变一时间关系、瞬时应变、蠕变应变及蠕变速率时也是一个复杂的水物理化学一力学作用过程。的比较分析,揭示了饱水砂岩蠕变特性的水物理作已有的研究