摘要
随着环境污染问题的日益严重，地下水溶液酸化现象愈发明显，对岩体的腐蚀作用也在逐渐加强，这不仅会导致岩体的稳定性降低，还会对周围构筑物和人员财产安全造成威胁。而且在岩体工程施工和运营阶段，岩体经常会受到反复加卸载的作用，这种加载方式下岩体的稳定性也受到了极大的考验。因此深入系统地研究不同岩石经过酸腐蚀后在反复加卸载条件下的力学性能劣化以及损伤演化规律具有十分重要的研究价值和工程指导意义。 本文通过室内腐蚀试验对灰岩、花岗岩和红砂岩分别进行物理性能指标监测，然后对三种岩石分别进行室内单轴和反复加卸载试验配合声发射系统进行监测。研究三种岩石在不同水化学溶液条件下的破坏、变形、声发射特征、溶液pH值、岩石质量、纵波波速以及岩石的矿物成分和微观结构的变化特征。研究结果可为遭受地下水长期腐蚀作用下的岩体结构在受到反复加卸载时的稳定性评价提供试验参考和数据支撑。 常规单轴加载条件下，经过不同水化学溶液浸泡腐蚀作用后，灰岩和红砂岩破坏模式基本不变，分别为劈裂破坏和剪切破坏。花岗岩破坏模式变化较明显，随着pH值的减小，试样破坏形态由破碎状变为完整态。随着pH值的减小和腐蚀时间的变长，灰岩和红砂岩的软化效果越明显，而花岗岩对酸性溶液并不敏感。灰岩在加载前期声发射活动较为活跃，花岗岩在破坏前声发射活动较活跃且经历了“空白期”后又再次激增，红砂岩在加载全过程中声发射活动都较平静，在破坏时声发射活动有小幅激增。三种岩石在经过不同溶液浸泡腐蚀后，声发射信号均比自然状态下要更加活跃。自然状态下三种岩石的初始损伤以灰岩最为显著，其次是花岗岩，红砂岩基本上不出现损伤。经过强酸腐蚀后的三种岩石试样，均出现了不同程度的损伤加剧现象，灰岩和红砂岩损伤较明显，而两种花岗岩损伤因子D基本上保持相同的增长趋势。 反复加卸载条件下，灰岩破坏模式与单轴一致，以劈裂破坏为主。花岗岩均保持了较高的完整性，表现为剪切劈裂破坏。红砂岩破坏模式为剪切破坏，较单轴更加破碎。在水化学溶液腐蚀和反复加卸载耦合作用下，灰岩和花岗岩试样由脆性向塑性转化较为明显，与单轴压缩作用下相一致。红砂岩劣化特征没有单轴压缩作用下明显，反复加卸载对化学腐蚀后红砂岩的劣化具有明显抑制作用。通过对三种岩石在加卸载区间内FR值的演化规律分析发现，灰岩和红砂岩对水化学溶液pH值较为敏感，在不同水化学溶液浸泡后其内部损伤加剧明显，表现为FR值的减小，且与pH值呈正比关系。花岗岩则表现并不明显。灰岩在前期产生大量损伤，随着加卸载次数增加呈线性函数关系，经过酸腐蚀花岗岩较原始试样损伤较小，红砂岩前期基本不产生损伤，在临近破坏时损伤才开始迅速累积。 灰岩和红砂岩内部矿物成分含有大量方解石和长石矿物，与酸性溶液中H+离子会发生剧烈化学反应。而花岗岩含有大量石英矿物，属于酸性岩石，因此在酸性溶液中劣化现象没有蒸馏水中明显。灰岩试样表面和内部结构呈致密均匀颗粒状，随着水化学溶液的pH值降低，结构平整度和致密度逐渐降低，孔洞和裂隙逐渐增大；花岗岩试样表面及内部结构呈块状，颗粒间胶结完整，形成一个完整致密平面结构。被蒸馏水和强酸溶液浸泡后，试样结构出现明显的溶蚀孔洞和裂隙；红砂岩试样表面及内部结构呈不均匀颗粒状，整体较破碎。经过水化学溶液腐蚀后，试样结构出现大量溶蚀孔洞和裂隙，并且随着pH值的降低逐渐增多。
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