水岩循环对变质砂岩微观结构损伤与宏观力学劣化影响机理研究

曹廷，何刘，王维，等. 水岩循环对变质砂岩微观结构损伤与宏观力学劣化影响机理研究[J]. 工程地质学报. 2024, 32(01): 96-107.

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论文摘要：为研究水岩循环过程中变质砂岩矿物成分及微观结构变化对宏观物理力学参数弱化的影响，通过水岩循环试验，对变质砂岩微观矿物成分、结构在水岩循环过程中的演化机制及其与宏观物理力学参数相互关系开展了研究。研究结果表明，岩石各项物理力学指标随着水岩循环次数的增加而不断衰减，其衰减速率随循环次数增加而减缓。水岩循环后岩石抗压强度试验表明，应力-应变曲线中初始裂隙压密阶段随着循环次数的增加而出现并且变得明显，岩石试样破坏特征有随着循环次数的增加由剪切破坏向拉张破坏转变的趋势。结合XRD和SEM试验手段对矿物成分及微观孔隙平面面积的变化进行了统计，分析认为绿泥石、云母、斜长石等矿物的水化溶蚀作用以及微观孔隙的水化扩展，是造成岩石损伤的主要原因。因此，提出利用矿物成分劣化度Dm和微观结构劣化度Dc的概念来表达岩石水岩循环微观损伤量化指标，并建立了水岩循环作用下受矿物成分及微观结构影响下的岩石物理力学参数弱化的回归模型。该模型的提出能够为水岩循环下相关物理力学参数的选取提供参考。