水化学作用下钙质砂岩力学特性的劣化及能量机制试验研究

岩石材料的变形与破坏与其在加载过程中能量的变化关系密切,为了研究不同水化学溶液对钙质砂岩力学特性和能量机制的影响,利用WDT–1500多功能材料试验机对化学腐蚀后饱和状态与自然状态钙质砂岩进行单轴压缩试验。试验结果表明:水化学溶液对钙质砂岩的强度特性与变形特性影响显著,腐蚀后其强度特征与抗变形能力均呈现不同程度的劣化,并具有明显的时间阶段性,化学腐蚀后砂岩有具有明显的脆性向延性转化的特征。腐蚀后砂岩各部分的应变能相对于自然状态下的有所降低,同时,以可释放弹性应变能形式储存下来的能量占吸收应变能的百分比有所降,并随着化学腐蚀时间的加长,Ue/U也随着降低。溶液的p H值、浓度和化学成分对砂岩试样峰值处各部分应变能的影响显著,说明:水化学溶液对试样吸收的应变能、储存能量极限有明显的影响。随着化学腐蚀时间的加长,化学溶液对砂岩试样的腐蚀程度越强,其吸收的总应变能和耗散能均有所增加,而可释放弹性应变能的时间效应并不明显。单轴压缩全过程中,自然与化学腐蚀后钙质砂岩试样能量的演化过程均有明显的阶段性。

化学腐蚀后砂岩三轴压缩力学特性及其能量机制的试验研究

为研究不同化学溶液对砂岩力学性质及能量特征的影响,采用不同的水化学溶液对砂岩试样进行腐蚀,利用WDT-1500多功能材料试验机对化学腐蚀后饱和状态与自然状态的试样进行常规三轴压缩试验。试验结果表明:化学腐蚀后砂岩试样的强度及其抗变形能力呈现不同程度的劣化;化学腐蚀后砂岩试样的峰值应变小于相同围压下自然状态试样的峰值应变,与单轴压缩条件下不同,这可能是由于围压和化学溶液共同作用的结果;砂岩试样的似软化系数与围压之间呈现负相关性,同时,其降低速率随着围压的增加而降低。砂岩试样峰值前吸收的能量绝大部分是以可释放弹性应变能Ue形式储存下来的,而化学腐蚀后砂岩试样以Ue形式储存下来的能量占其总吸收应变能的百分比却有所下降;同时,围压与试样的可释放应变能/应变能比值之间呈负相关性,而与耗散能/应变能比值存在正相关性;岩石脆性指标修正值呈现不同程度的增加,试样的脆性减弱延性增强,即塑性变形增加,塑性变形与耗散能之间具有很好的线性特征。溶液的pH值、浓度和化学成分对砂岩试样峰值处各部分应变能的影响显著。