岩石化学风化时效效应的离散元模拟

摘要：

微观上,岩石由晶粒和晶粒之间的联接组成.在岩石的风化过程中,晶粒之间的联接会被削弱,导致岩石微观缺陷的发展,从而表现为显著的时效效应.在已有胶结模型的基础上,将岩石的化学风化过程等效为颗粒之间胶结物质不断溶蚀进而影响颗粒之间胶结强度和刚度的过程,基于此建立了考虑化学风化的微观接触模型.随后将模型植入离散元软件,运用离散元方法(DEM),模拟和对比分析了室内腐蚀试验与DEM模拟化学风化试验,结果表明:该模型可以反映岩石强度的化学风化时效效应,即随着反应时间增加,强度减小;可以反映单轴压缩试验中裂隙压密阶段以后变形的时效效应,即随着反应时间的增加,弹性模量、破坏时应变减小:粒间胶结的破坏,即微观缺陷的发育,是导致岩石化学风化时效效应的微观原因.同时DEM模拟风化与加载耦合的试验现象表明,施工过程中的施工速度会影响岩石的强度,施工应该选择合适的速率.

关键词：岩石、化学风化、时效效应

所属期刊栏目：35

分类号：TU443(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家杰出青年科学基金资助项目No.51025932;国家重点基础科学研究发展计划973项目No.2011CB013504.

在线出版日期：2015-02-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：3577-3584