酸性环境下类砂岩材料物理性质的试验研究

采用酸性环境下的加速试验方法,研究了不同时段类砂岩材料-砂浆的物理性质,测试了试样的波速,监测了溶液中H+、Ca2+浓度变化,发现在不同腐蚀阶段砂浆表现出来的物理性质相差较大,其反应过程具有阶段性和Ca2+离子溶出具有滞后性的特点。同时,对不同尺寸试样受酸腐蚀的影响程度进行了对比分析,为酸雨地区岩石和混凝土性质的研究提供了可借鉴的思路。     

钙质砂物理力学性质初探

钙质砂是一种含CaCO3超过50％以上的粒状材料。其特殊的组构特征,导致了独特的力学和工程性状。文中综述了钙质砂在压缩、剪切等方面的表现及其机理,指出钙质砂力学及工程性能的研究必须综合考虑颗粒破碎、剪胀及颗粒重排列。     

酸性环境下类砂岩材料波速特性分析

在酸性环境条件下进行的加速腐蚀试验,研究了不同时段和不同酸度条件下类砂岩材料砂浆的纵波性质变化规律,分析了化学反应速率、酸液中H+,Ca2+浓度变化和形成胶体化合物性质之间的联系,发现反应过程具有阶段性和离子溶出具有滞后性的特征,为酸雨地区混凝土和砂岩力学性质的研究提供了可以借鉴的思路。     

化学腐蚀下砂岩三轴细观损伤机理及损伤变量分析

利用CT识别技术对化学腐蚀下的砂岩进行了三轴加载全过程的即时扫描试验，得到了在不同级荷载作用下砂岩的压密、微裂纹萌生、扩展和破裂的CT图像和CT数，分析了砂岩损伤演化的细观机理。同时，建立了一个基于化学腐蚀影响和CT数的损伤变量模型。     

类砂岩物理力学特性的试验研究

介绍了鱼潭电站坝基围岩的奇异特征现象．通过室内外多参数物理力学特性试验，弄清了产生奇异性的原因，为工程设计提供了可靠依据     

酸腐蚀后灰岩动态压缩力学性质的试验研究

地下水化学腐蚀在岩石圈中广泛存在,而岩体也常因承受动荷载而变形破坏。为探究酸腐蚀后灰岩的动态力学性质,将试样分别在pH=3的NaCl和KHSO_4混合溶液中浸泡不同时间,通过核磁共振测试获得了部分试样的孔隙率、孔径分布及成像灰度图,并利用分离式Hopkinson压杆开展了5种应变率的单轴冲击试验。结果表明:随腐蚀时间增加,灰岩孔隙率从自然状态下的0.26%剧增到3.20%(腐蚀28 d),微孔隙尺度也同步增大;动态抗压强度大幅劣化(30.3%),并可根据下降速率区分为2个阶段,而其弹性模量和比能量吸收值则随时间呈指数衰减。自然状态和腐蚀后灰岩的应变率响应规律基本一致:随应变率增大,破坏模式由典型的劈裂破坏向拉剪混合、剪切破坏过渡,直至粉末状破坏;抗压强度和弹性模量近似线性增加,但自然状态下二者对应变率的敏感程度较腐蚀后强烈。酸腐蚀对灰岩动态承载能力和抗变形能力具有重要影响,在工程实践中应加以考虑。     

不同冷却条件对高温砂岩物理力学性质的影响

岩石工程可能会经受高温环境。岩石高温后冷却方式的不同往往会导致岩石物理力学性质产生重大变化,这对岩石工程的稳定性、渗透性等都会产生重要影响。采用核磁共振(MRI)、电镜扫描(SEM)和单轴压缩试验对100、300、500、600、800℃5种不同温度砂岩经两种不同冷却方式(自然冷却和水中冷却)后的孔隙率、孔径分布、峰值强度、峰值应变、应力-应变关系以及微观结构变化等进行研究。试验结果表明:自然冷却时,高温砂岩强度并非随温度升高而持续降低,而水冷却会导致砂岩强度持续降低,且降低幅度远超自然冷却;500℃可以看作不同冷却方式对砂岩孔隙率影响的临界值,超过500℃,水冷却方式会导致孔隙率急剧增长,大孔径(Ф>10μm)孔隙所占比例也高于自然冷却,因此,高温砂岩工程采用水冷却方式(如隧道着火后用水灭火)要充分考虑由此可能带来渗透危害;SEM测试表明,当温度T>500℃时,水冷却对裂纹的增宽和扩展产生促进作用;当温度达到800℃时,水冷却砂岩孔洞变大,裂隙更加发育,并贯通连成网络,这会导致透水性大幅提高,同时,这也是该温度水冷却导致强度急剧降低的原因之一。     

长石砂岩对酸性环境的腐蚀劣化响应

为了揭示酸性环境对岩石的腐蚀劣化效应,利用CT图像处理技术分析经酸性水域浸泡后长石砂岩的细观组分及结构变化,并利用岛津AGI-250伺服材料试验机开展单轴压缩试验,观察其力学参数劣化情况。试验结果表明：经酸性水域处理后,长石砂岩试件其总体密度降低、分布趋向均一化,局部区域生成了更高密度的矿物成分;次生孔隙增多,试件外部孔隙变化可直观看到,内部孔隙变化可通过最小外接矩形像素面积直接反映;抗压强度、弹性模量、峰值应变最大下降量分别达34.092%,22.016%和13.705%,且反映砂岩强度参数的劣化度相对较高,应变参数的劣化度相对较低;酸性水域中H⁺浓度充足时,砂岩在酸性溶液中主要以溶解反应为主,H⁺浓度降低到一定程度后,正长石和斜长石溶解的同时可生成其他自生矿物,当H⁺消耗殆尽后,反应主要以水解的方式进行。通过将CT图像处理技术运用于经酸性水域处理后砂岩的力学特性变化机理分析,为研究类似岩石等非均质材料的组成及性质提供一种新思路和新方法。     

热处理砂岩微观结构及力学性质试验研究

采用核磁共振、电镜扫描、X射线衍射、单轴压缩等试验手段对某砂岩试样不同温度下(25～900℃)微观结构及力学性质的变化情况进行研究。研究表明:温度对砂岩试样微观结构具有重要影响,试样总孔隙率随温度的升高而升高,在150℃以下,由于中、大孔隙的减少,试样渗透性反而降低;当温度超过600℃时,中、大孔隙快速增加,试样渗透性能大幅增加;温度升高导致砂岩试样弹性模量减小、峰值应变增大以及孔隙压密阶段变长,宏观表现为脆性降低、塑性明显增强;热处理条件下,除微观结构的变化会导致砂岩试样力学强度改变外,试样矿物成分对其力学强度也具有十分重要的影响;450℃以下,由于矿物成分变化较小,试样力学强度主要受到孔隙度增加的影响,表现为强度随温度升高而降低;450～600℃,虽然孔隙率继续增长,但由于主要矿物高岭石发生脱水以及与其他离子形成新相矿物,进而导致试样强度没有随着孔隙增加而降低,反而出现一定的增长;超过600℃后,孔隙尤其是大孔隙的急剧增加,导致强度重新开始降低。     

冻融与酸雨侵蚀共同作用下混凝土损伤分析

进行了快速冻融和酸雨侵蚀作用下的混凝土室内模拟试验, 研究了冻融和酸雨侵蚀作用下混凝土的质量损失和相对动弹性模量变化规律. 试验结果表明, 混凝土在冻融-酸雨复合环境下的损伤大于冻融作用下的损伤. 通过分析研究, 建立了冻融循环和酸雨侵蚀共同作用下不同水胶比混凝土的质量损失与冻融循环次数的函数关系及冻融与酸雨腐蚀共同作用下混凝土损伤演化方程, 为冻融环境混凝土结构耐久性设计与评估奠定了基础.     

十红滩铀矿床钙质砂岩的分布特征及成因探讨

通过对十红滩铀矿床容矿层钙质砂岩的观察和统计,发现钙质砂岩呈顺层、断续的串珠状透镜体分布,产出空间位置为砂体的顶底部或冲刷面,而且较集中的分布在矿体发育区。岩性主要为粒度相对较粗、分选较好的碎屑岩。根据钙质砂岩的岩石地球化学特征,结合碳、氧同位素分析认为,氧化还原过渡带中钙质砂岩的发育与铀矿化的形成具有一定的成因联系,即在铀沉淀富集成矿的同时,伴随着碳酸盐的析出作用,形成钙质砂岩。     

径向压缩下圆环砂岩样的力学特性研究

为了研究径向压缩下圆环试样孔壁处的应力特征,利用厚度为34 mm,外径为50 mm的完整圆盘及不同内径（8～30 mm）的圆环砂岩试样,在巴西劈裂试验中测量孔壁的应变变化,分析试样的力学特性。试验结果表明：圆环试样的峰值载荷随着内径的增大而逐渐减少。圆盘和内径较小的圆环试样达到峰值载荷时出现了失稳破坏,载荷迅速跌落：当内径大于 16 mm,圆环试样达到峰值载荷后,载荷略有下降,但是试样并没有出现失稳破坏,而是持续压缩一定时间后才破裂。圆环最弱部位拉应力不是材料参数,而是一个结构参数,且随圆环内径而变化,基于弹性理论的Hobbs公式不能用于计算岩石抗拉强度。孔壁岩石的破裂只能是达到拉伸变形极限才会破裂,不能以拉伸应力作为破坏指标。研究结果为理解岩石在压拉组合下的力学特征提供了参考。     

硅灰石与盐酸快速反应规律及应用研究

反应体系pH≤1．5时，硅灰石与盐酸快速反应，反应后体系中Si,Ca,Fe,Mg等元素在固液两相中化学状态及分布不同，当pH值为0．3－0．6时，液相中SiO2(硅溶胶）比例最大，Ca主要存在于液相中，但固相中总有少量Ca存在。快速反应固相比表面积较大，若反应前添加PEG，反应后中和到pH=4，可制备高比表面多孔SiO2，其比表面积＞430m^2/g，孔径1－2nm，该产物在合成以二氧化硅为基质的纳米复合材料及用作催化剂载体等方面有较好的应用前景。     

不同初始饱和度红砂岩冻融后物理力学性质研究

对不同初始饱和度红砂岩冻融循环前后进行物理及力学试验研究,探讨初始饱和度对红砂岩冻融损伤的影响。本文设定红砂岩试样初始饱和度为20%、40%、60%、80%、100%,冻融次数设定为20次,对冻融前后试样分别测定质量、纵波波速以及进行单轴压缩试验。试验结果表明：1）冻融后不同初始饱和度红砂岩的物理性质发生变化,纵波波速降低、质量减小,但变化程度不同;2）随饱和度的增大,试样经冻融后峰值强度和弹性模量均呈降低趋势,但只有饱和度大于60%时,降低趋势较明显。本文研究为寒区隧道及地下工程建设以及岩土地质灾害监测与治理提供理论依据和试验基础。     

风化砂岩的力学特性及本构关系研究

以不同风化程度的砂岩试件为研究对象,对其单轴、三轴力学强度进行了试验研究。结果表明,随着风化程度的增加,砂岩的力学强度逐渐降低;三轴曲线的主应力差 对砂岩强度的影响基本呈线性;不同风化程度的砂岩试件的内摩擦角随着风化程度的增加,摩擦角逐渐增大;而凝聚力则随着风化程度的增加而减小。建立了岩石三轴受力的抛物曲线-线弹性-Duncan双曲线-塑性软化-残余理想塑性5段式模型,模型能够正确反映砂岩三轴受力变形特点。