低速酸性水化学溶液作用下砂岩损伤时效特性

作者：马记; 万文; 田洪义; 陈伟; 盛佳; 舒彬

来源：矿业研究与开发, 2023, 43(01): 95-102.

DOI：10.13827/j.cnki.kyyk.2023.01.017

• 砂岩
• 低速酸性溶液
• 时效特征
• 微细观结构
• 孔隙率

为探究流动酸性溶液作用下砂岩损伤时效特性，在不同pH水化学溶液(pH=3,5,7)浸泡处理的基础上设置不同流速的浸泡环境(v=0, 500 mm/s),利用扫描电镜和MTS-815岩石力学试验系统分析浸泡后砂岩试件的微细观结构变化与宏观力学性能劣化规律，并在不同时间节点测量试件的质量与尺寸变化。试验结果表明：(1)同一时间内，酸性溶液pH越低、流速越快，试件的孔隙率、质量与直径尺寸变化较大，且在各环境下，初期变化程度最大，后期逐渐趋于稳定；(2)砂岩表面微观结构损伤与溶液pH呈负相关，与流速呈正相关，溶液pH越低，次生孔隙数量增多，微裂隙发育良好，结构框架疏松度上升；(3)与干燥状态相比，经pH=3的溶液浸泡后的试件峰值偏应力强度在5 MPa、10 MPa和15 MPa围压下分别下降32.85%,36.47%和39.14%,而模拟流速v=500 mm/s、pH=3的溶液环境下，峰值强度分别累计下降41.91%,44.77%和42.56%,且随时间逐渐趋于平缓；同时其黏聚力与内摩擦角也随时间延长而衰减，且黏聚力对酸性溶液的敏感度更高；(4)综合试件在流动酸性溶液环境下腐蚀深度的变化规律建立的强度模型与试验结果吻合度高。

• 单位
  建筑工程学院; 湖南工程学院; 湖南科技大学; 长沙矿山研究院有限责任公司; 陕西铁路工程职业技术学院; 中铁隧道勘察设计研究院有限公司