酸性冻融循环条件下砂岩力学特性及损伤研究

摘要

为研究水化学—冻融循环耦合作用下的砂岩力学特性变化及损伤劣化规律,通过水化学溶液浸泡和冻融循环作用获得不同损伤程度的砂岩试样,进行单轴压缩试验,分析其力学特性,并通过SEM扫描电镜从微细观角度讨论了砂岩损伤劣化机理。研究结果表明:①随着冻融循环次数增加,砂岩在酸性溶液下的纵波波速衰减程度与质量损失率较中性溶液下更大,且酸性溶液pH值越低响应幅度越大;②峰值应力与冻融循环次数呈负相关,与浸泡溶液pH值呈正相关,砂岩呈现出由脆性向延性转化的趋势;③从微细观结构角度分析得出砂岩损伤劣化是交替进行并不断积累的;④以弹性模量定义砂岩损伤变量,拟合建立了损伤变量规律函数模型,表明浸泡溶液pH值越低、冻融循环次数越高的砂岩损伤劣化程度越大。研究成果可为受酸侵蚀环境下寒区工程建设、矿山地下开采提供参考。