凝结水对碳酸盐岩溶蚀实验及数值模拟分析

作     者：张傲 方云 陈建平 范子龙 ZHANG Ao;FANG Yun;CHEN Jianping;FAN Zilong

作者机构：中国地质大学地质调查研究院湖北武汉430074 中国地质大学工程学院湖北武汉430074 龙门石窟研究院河南洛阳471003 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2014年第33卷第A2期

页      面：3648-3656页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(40972183 40972186) 

主　　题：岩石力学 溶蚀实验 Phreeqc软件 凝结水 碳酸盐岩 数值模拟 

摘      要：为保护石质文物免遭其侵害,有必要进行凝结水作用机制研究。基于溶蚀实验研究方法,采用自行研制的静态和动态溶蚀模拟实验系统,全面模拟凝结水对碳酸盐岩的溶蚀。在实验过程中,考虑CO2、温湿度等条件,分析不同因素对溶蚀过程的影响,并实时进行质量损失、微观结构、水质变化等测试分析。最后借助Phreeqc软件进行溶蚀数值模拟,进行对比验证分析,验证模拟实验的准确性。静态和动态模拟实验均表明凝结水会造成碳酸盐岩溶解,且随CO2浓度增大而增加,对灰岩溶蚀效果强于白云岩;动态实验模拟水汽凝结过程中,微观水汽侵入性强,更易造成白云岩溶蚀量和岩石孔隙率显著增大;实验溶蚀过程和计算的溶蚀深度与数值模拟结果一致,溶蚀曲线呈二次型,溶蚀过程前期较快后期较缓,计算1 a内灰岩的溶蚀深度为0.027 6 mm,白云岩的溶蚀深度为0.013 6 mm。