酸化侵蚀下闪长岩的力学损伤研究

作     者：焦兵 

作者单位：湖南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：万文;赵延林

授予年度：2018年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：酸化侵蚀 力学损伤 时效特征 强度模型 

摘      要：在对前常铜铁矿矿区水文地质状况调查的基础上,本文主要以该矿矿区分布广泛的闪长岩为研究对象,将闪长岩试件置于pH=3、pH=5的酸性溶液浸泡养护49d,以此来研究酸化侵蚀作用对闪长岩的力学损伤规律并建立强度损伤模型。主要研究内容及成果如下:(1)为研究不同pH的水化学溶液对闪长岩性能的影响规律,对经不同pH的水化学溶液浸泡49d后的试件及自然干燥状态下的试件开展单轴抗压强度试验、三轴抗压强度试验、巴西劈裂试验、电镜扫描实验,并且对浸泡前后试件的质量进行测定,分析了经不同pH的水化学溶液浸泡前后试件的表观变化特征、质量损伤特征和单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等的变化特点以及三轴压缩下闪长岩的强度、变形、粘聚力、内摩擦角的变化规律,结果表明,酸性溶液对闪长岩的物理属性和宏观力学性能具有显著的削弱作用,溶液的pH越低对闪长岩性能的影响越明显,其中闪长岩经pH=3的酸性溶液浸泡后单轴抗压强度下降了53.4%,粘聚力和内摩擦角的减小幅度分别达10.9%和33.9%,抗拉强度降低了37.1%。(2)为探索闪长岩在酸化过程中的力学损伤时效特征,在试件浸泡期间设置多个时间节点,对试件的质量、尺寸、酸性溶液的pH进行跟踪测定,并对置于pH=3的酸性溶液浸泡不同时间的试件进行三轴压缩试验,分析了闪长岩试件在酸性溶液作用过程中的质量损伤时效特征、酸性溶液pH的变化特征、岩样腐蚀深度的变化规律及各浸泡时间下岩样的三轴抗压强度、粘聚力、内摩擦角的时效变化特征,结果表明在浸泡初期,闪长岩的强度损伤幅度较大,损伤率较高,随着浸泡时间的增加,闪长岩的强度损伤率逐渐变缓最终趋于稳定。(3)综合试件在浸泡过程中腐蚀深度的变化规律和力学损伤时效特征建立了酸化过程中闪长岩的强度损伤模型,与试验结果吻合较好,对预测酸性环境中闪长岩的耐久性具有一定的指导意义。