【摘要】：近年來,龍門石窟巖體受滲透水流和山體上的腐殖質(zhì)、酸雨、酸霧等化學(xué)腐蝕作用的影響越來越大,應(yīng)力(M)-水流(H)-化學(xué)(C)的耦合作用更加速了石窟巖體的腐蝕損傷,進(jìn)一步消弱了巖體的物理力學(xué)性質(zhì),對石窟巖體的長期穩(wěn)定性產(chǎn)生威脅。本文根據(jù)龍門石窟區(qū)的應(yīng)力、水流、化學(xué)等影響因素,開展了龍門石窟新鮮灰?guī)r在MHC耦合腐蝕下的物理力學(xué)試驗(yàn)研究,分析了物理力學(xué)參數(shù)的損傷時(shí)效特征和腐蝕損傷機(jī)理,研究成果將為龍門石窟的保護(hù)工作提供一定的理論依據(jù),具有重要的實(shí)際工程價(jià)值。主要研究工作和成果如下:1.開展了MC耦合作用對龍門石窟新鮮灰?guī)r物理力學(xué)行為的時(shí)間效應(yīng)研究,進(jìn)行了MC耦合作用不同時(shí)間下灰?guī)r的質(zhì)量、彈性波速、單軸壓縮強(qiáng)度和水溶液的pH值的測試,并對新鮮、風(fēng)化灰?guī)r的試驗(yàn)結(jié)果對比分析。結(jié)果表明:質(zhì)量的增加主要是由于水分的吸收所引起的,受化學(xué)溶液性質(zhì)的影響不大,不同水溶液中30天內(nèi)就能達(dá)到穩(wěn)定。風(fēng)化灰?guī)r比新鮮灰?guī)r的彈性波速到達(dá)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的時(shí)間早,波速變化頻繁,腐蝕前后的波速變化量大。無論風(fēng)化還是新鮮巖樣,pH值達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間,龍門水最短,Na2SO4溶液最長,其中浸泡風(fēng)化、新鮮巖樣的龍門水達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間分別為2h、10h,Na2SO4溶液則分別為20d、35d。在相同水溶液中,風(fēng)化灰?guī)r比新鮮灰?guī)r強(qiáng)度降低幅度更大,水溶液作用時(shí)間越長強(qiáng)度降低越明顯。2.開展了MHC耦合作用對龍門石窟新鮮灰?guī)r物理力學(xué)行為的時(shí)間效應(yīng)研究,進(jìn)行了MHC耦合作用不同時(shí)間下灰?guī)r的質(zhì)量、彈性波速、單軸壓縮強(qiáng)度和水溶液的pH值的測試,并進(jìn)行了MC與MHC耦合作用下新鮮灰?guī)r試驗(yàn)結(jié)果的對比分析。結(jié)果表明:MHC耦合作用下質(zhì)量達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間比MC更長,質(zhì)量減小幅度變大,彈性波速隨時(shí)間的變化周期變短,水溶液最終穩(wěn)定的pH值變大,pH值到達(dá)穩(wěn)定的時(shí)間變短。在相同濃度和pH值下,NaCl溶液使強(qiáng)度降低大;在相同濃度和化學(xué)成分下,pH越小使強(qiáng)度降低越大;在相同pH值和化學(xué)成分下,濃度越大使強(qiáng)度降低越大。MHC耦合腐蝕使強(qiáng)度降低更大,隨著腐蝕時(shí)間的增加,強(qiáng)度降低幅度越大。3.建立了MHC耦合作用下龍門石窟灰?guī)r的腐蝕損傷模型,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明,該模型與試驗(yàn)吻合較好。
[Abstract]:In recent years, the rock mass of Longmen Grottoes has been affected more and more by chemical corrosion such as humus, acid rain, acid fog and so on. The coupling of stress (M), water (H) and chemical (C) accelerates the corrosion damage of grotto rock mass. It further weakens the physical and mechanical properties of the rock mass and threatens the long-term stability of the rock mass. According to the influence factors of stress, water flow and chemistry in Longmen Grottoes, the physical and mechanical tests of fresh limestone in Longmen Grottoes under MHC coupling corrosion are carried out, and the damage aging characteristics and corrosion damage mechanism of physical and mechanical parameters are analyzed. The research results will provide some theoretical basis for the protection of Longmen Grottoes and have important practical engineering value. The main research work and results are as follows: 1. The time effect of MC coupling on the physical and mechanical behavior of fresh limestone in Longmen Grottoes has been studied. The mass, elastic wave velocity, uniaxial compression strength and pH value of aqueous solution of limestone under MC coupling have been measured. Comparative analysis of test results of weathered limestone. The results show that the increase of mass is mainly caused by the absorption of water, but is not affected by the properties of chemical solution, and it can be stabilized in different aqueous solutions within 30 days. The elastic wave velocities of weathered limestone reach the highest and lowest points earlier than those of fresh limestone. The wave velocities change frequently and the changes of wave velocities before and after corrosion are larger. No matter when the pH value of weathered or fresh rock samples reaches the stable time, the shortest Na _ 2SO _ 4 solution in Longmen water is the longest. The time of soaking and weathering is 20 d ~ (35) d, respectively, when the fresh rock sample reaches stability time of 2 h ~ 10 h ~ (-1) and Na ~ (2SO _ 4) _ 4 solution, respectively. In the same aqueous solution, the strength of weathered limestone decreases more than that of fresh limestone, and the longer the action time of aqueous solution is, the more obviously the strength of weathered limestone decreases. The time effect of MHC coupling on the physical and mechanical behavior of fresh limestone in Longmen Grottoes is studied. The mass, elastic wave velocity, uniaxial compression strength and pH value of aqueous solution of limestone under MHC coupling are measured. The results of fresh limestone test under the coupling of MC and MHC are compared and analyzed. The results show that the time of mass stabilization is longer than that of MC, the amplitude of mass decrease is larger, the period of elastic wave velocity changes with time is shorter, and the pH value of final stability of aqueous solution is larger than that of MC, and the time when pH value reaches stability becomes shorter. At the same concentration and pH value, the strength of the solution decreased greatly; the smaller the pH value and the chemical composition, the greater the strength of the solution; the greater the concentration of pH and the chemical composition, the greater the strength of the solution. With the increase of corrosion time, the intensity decreases more. 3. The corrosion damage model of limestone in Longmen Grottoes under the action of MHC coupling is established and compared with the experimental results. The results show that the model is in good agreement with the test.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：2236104