【摘 要】
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岩溶区碳酸盐岩在地下水化学环境的改造作用下,表现出明显的溶蚀、软化、泥化现象。碳酸盐岩溶蚀与外界水化学环境因素紧密相关,不同因素组合下的溶蚀化岩样颗粒-孔隙微观结构各异,是导致其宏观物理力学特性不同的根本原因。为阐明含层理灰岩的溶蚀特性,将一系列含不同倾角的层理灰岩标准圆柱试样（φ=0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°）在不同试验条件下的酸液中进行常温、常压浸泡溶蚀试验,获得层理灰
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岩溶区碳酸盐岩在地下水化学环境的改造作用下,表现出明显的溶蚀、软化、泥化现象。碳酸盐岩溶蚀与外界水化学环境因素紧密相关,不同因素组合下的溶蚀化岩样颗粒-孔隙微观结构各异,是导致其宏观物理力学特性不同的根本原因。为阐明含层理灰岩的溶蚀特性,将一系列含不同倾角的层理灰岩标准圆柱试样（φ=0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°）在不同试验条件下的酸液中进行常温、常压浸泡溶蚀试验,获得层理灰岩岩样水化学酸蚀前后质量损失、溶蚀带分布、纵波波速、Ca2+/Mg2+浓度等指标,初步探讨层理倾角（φ）、酸液浓度（pH）、水流速度（v）及溶蚀反应时间（t）4个因素对灰岩试样溶蚀的影响规律,建立层状灰岩溶蚀损伤变量与其各个因素之间的关系,结合电镜扫描和能谱扫描微观试验结果,揭示层理倾角影响下的灰岩非均匀溶蚀过程与机理。具体研究内容及主要认识如下:（1）设计不同试验条件下的灰岩岩样酸液浸泡溶蚀试验,测出试验前后岩样质量、纵波波速、溶蚀带分布、酸液中C a2+/Mg2+浓度等状态变量。（2）研究岩样溶蚀量与层理倾角、盐酸pH值、浸泡时间和酸液流速之间的关系。认为不同层理角度的岩样在不同时间段的溶蚀损伤大多呈现出30°>75°>15°>90°>0°>45°>60°的特征;随酸液pH增大,解离H+浓度越低,岩样溶蚀量随之减小,呈现指数式曲线递减趋势;岩石的溶蚀过程中时间效应明显,水岩反应时间越长,层状灰岩溶蚀程度越高;酸液流动速度对岩石试样的溶蚀程度具有较显著影响,促进水岩化学作用。（3）对溶蚀前后的灰岩岩样进行电镜扫描（SEM）和XRD能谱微观试验,结果表明岩体结构和层理矿物成分的差异导致了含层理灰岩的微观溶蚀分异作用,浸泡时间的增长和水流流速的增大使得矿物溶蚀程度变深,整体溶蚀进程靠后,孔隙间联结作用减弱,物理-化学作用叠加效应增强,越容易形成大溶孔。（4）通过数学统计方法进行多元回归分析,得到各因素对岩样水化学溶蚀损伤作用的影响程度依次为:酸液pH>水岩反应时间t>酸液流动速度v>层理倾角φ,初步建立了层状灰岩溶蚀损伤模型。本文的研究结果可为溶蚀化岩体的变形及破坏问题的分析提供初始损伤劣化参数。
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