凝结水对碳酸盐岩溶蚀实验及数值模拟分析

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.