本文關(guān)鍵詞：水—巖化學(xué)作用對(duì)巖體變形破壞力學(xué)效應(yīng)研究進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第14卷第5期1999年10月地球科學(xué)進(jìn)展

ADVANCEINEARTHSCIENCESVol.14　No.5Oct.,1999

學(xué)科發(fā)展與研究

水—巖化學(xué)作用對(duì)巖體變形破壞

力學(xué)效應(yīng)研究進(jìn)展

??

湯連生????,王思敬??

(??中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所工程地質(zhì)力學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室,北京　100029)

(??中山大學(xué)地球科學(xué)系,廣東　廣州　510275)

摘　要:水—巖化學(xué)作用對(duì)巖體變形破壞力學(xué)效應(yīng)的研究涉及力學(xué)和化學(xué)兩方面,也即為地球化學(xué)與巖體力學(xué)兩個(gè)研究領(lǐng)域的交叉。針對(duì)水化學(xué)作用對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響機(jī)理,較系統(tǒng)地總結(jié)了該研究領(lǐng)域中的現(xiàn)狀和研究新進(jìn)展,分析了其研究方法,指出了今后的研究方向和主要研究?jī)?nèi)容,并認(rèn)為此方面的研究將在工程地質(zhì)學(xué)中占重要地位。

關(guān)　鍵　詞:巖體;水-巖相互作用;水-巖化學(xué)作用;滲透作用;變形破壞;力學(xué)效應(yīng)中圖分類號(hào):P64　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A　文章編號(hào):1001-8166(1999)05-0433-07　　水—巖反應(yīng),一般是指水溶液與巖石(體)之間的相互作用,對(duì)于巖石力學(xué),則是指水溶液與巖石(體)在巖石固相線下的溫度、壓力范圍內(nèi)進(jìn)行的所有化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)作用。在本文中,尤其是強(qiáng)調(diào)其中的水化學(xué)作用。水—巖化學(xué)作用不僅導(dǎo)致化學(xué)元素在巖石與水之間重新分配,而且導(dǎo)致巖石細(xì)微觀結(jié)構(gòu)的改變,這兩者的變化都將導(dǎo)致巖石力學(xué)性質(zhì)的改變。全面而深入地認(rèn)識(shí)巖石力學(xué)問題的各個(gè)側(cè)面:力學(xué)方面(應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及斷裂力學(xué)等)、物理方面(結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、溫度、物理性質(zhì)指標(biāo)、物理損傷等)、化學(xué)方面(介質(zhì)成分、液體成分、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)損傷等),需要巖石力學(xué)從力學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)三個(gè)角度并綜合運(yùn)用力學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)的成就來開展研究。這是一種全面的研究,對(duì)研究工程巖體問題、地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理及防治提供了新的多種思路和途徑。這也標(biāo)志著人們對(duì)巖石變形破壞過程的認(rèn)識(shí)將更加深刻。水—巖反應(yīng)強(qiáng)調(diào)的正是其中的化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)作用。

〔1,2〕

水—巖化學(xué)作用對(duì)巖石(體)的力學(xué)效應(yīng),是相

當(dāng)復(fù)雜的,是一個(gè)廣闊的研究領(lǐng)域,其未知的問題很多。在國(guó)內(nèi)外,此領(lǐng)域的研究都剛剛起步。本文對(duì)此領(lǐng)域研究進(jìn)展的闡述及提出的一些問題,其主要目的是開拓工程地質(zhì)學(xué)及環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害學(xué)的理論、方法的研究思路。

1　研究意義

水—巖化學(xué)作用在自然界廣泛存在。地殼中大量存在的鋁硅酸鹽、碳酸鹽巖石在H2O和CO2、H2S等作用下,發(fā)生著水化學(xué)作用。受力巖體的變形破壞過程,諸如邊坡、壩基、圍巖等眾多巖體穩(wěn)定性問題,常常有水的參與。水是誘發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害最活躍的因素,也是地質(zhì)災(zāi)害演化過程中各種地質(zhì)作用信息的載體。巖質(zhì)邊坡、壩基、圍巖等破壞現(xiàn)象,其發(fā)生過程是短暫的,但在其歷史發(fā)展中其孕育過程是漫長(zhǎng)的,其作用機(jī)理是復(fù)雜的,水—巖化學(xué)作用在此過程中起著決定性作用。

〔3〕

??國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“受力巖體滲透、水化學(xué)綜合作用導(dǎo)致破壞的機(jī)理”(編號(hào):59779019)和廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“滲透、水化學(xué)

綜合作用對(duì)巖體變形破壞的力學(xué)效應(yīng)研究”(編號(hào):970127)資助。

第一作者簡(jiǎn)介:湯連生,男,1963年7月生,副教授,現(xiàn)在中山大學(xué)地球科學(xué)系從事工程地質(zhì)、巖土力學(xué)教學(xué)與科研工作。

　　　　　　　　　　　　　　　　　地球科學(xué)進(jìn)展　　　　　　　　　　　　　　　　第14卷434

巖石(體)具有的結(jié)構(gòu)特征,可歸納為:??微觀的位錯(cuò)、晶內(nèi)缺陷、晶粒間的微孔或微裂紋等;??細(xì)觀的節(jié)理、劈理、縫合線和裂隙等;??宏觀的層理、裂隙、斷層等;??巨觀的造山帶、斷裂帶或剪切帶;??結(jié)構(gòu)面的充填物,如方解石、綠泥石及粘土礦物;??結(jié)構(gòu)面中的水溶液及其對(duì)流、擴(kuò)散和沉淀作用等。在宏觀上,水—巖化學(xué)作用的巖體力學(xué)效應(yīng),還要考慮地質(zhì)環(huán)境特征——水文地質(zhì)及自然災(zāi)害的分區(qū)性的制約。滲透、水化學(xué)綜合作用對(duì)巖體變形破壞的作用

3〕特點(diǎn)是〔:??巖石(體)的結(jié)構(gòu),如節(jié)理裂隙及裂紋分

〔3～5〕

合作用:應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和由巖體礦物成分與地下水

化學(xué)成分所決定的化學(xué)場(chǎng)之間的相互作用要受到巖體介質(zhì)場(chǎng)的制約;同時(shí),后者又會(huì)受到前者的作用而變化。這種多重耦合的相互作用是動(dòng)態(tài)的演化及逐漸變異和協(xié)調(diào)的過程。因此,巖體力學(xué)應(yīng)當(dāng)是研究此耦合作用過程的機(jī)理及其力學(xué)效應(yīng)。化學(xué)場(chǎng)在整個(gè)系統(tǒng)中是一個(gè)很重要的子系統(tǒng),地球化學(xué)作用對(duì)巖體的力學(xué)效應(yīng)既有負(fù)(害)效應(yīng),也有正(益)效應(yīng)。化學(xué)向巖體力學(xué)的滲透,將豐富巖體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容,

2〕

使巖體力學(xué)的研究與應(yīng)用更加貼近實(shí)際〔。

布區(qū),尤其是裂隙尖端的塑性區(qū),是水—巖化學(xué)作

用、滲透作用的活躍帶;??巖體滲透、水化學(xué)綜合作用加劇了受力巖體裂隙相互作用及裂隙聚集效應(yīng),使得巖體強(qiáng)度降低及其破壞條件更易滿足,而裂隙的聚集、擴(kuò)展又為水化學(xué)作用和滲透提供了更有利的環(huán)境。這就是自然界宏觀裂隙(以滲透作用為主)與細(xì)微觀裂隙(以水—巖化學(xué)作用為主)天然地配合在一起,

導(dǎo)致受力巖體不穩(wěn)定的問題。

2　研究現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來,在工程地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域?qū)λ獛r動(dòng)力學(xué)體系的研究主要在于:??巖體滲流場(chǎng)與形變場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的耦合作用;??水的物理作用對(duì)受力巖體的力學(xué)效應(yīng)。另一個(gè)重要的事實(shí)是:水—巖化學(xué)作用及滲透、水化學(xué)綜合作用對(duì)巖體變形、破壞的力學(xué)效應(yīng)具有重要的意義,而此方面的研究未受到足夠重視。

早在60年代就有學(xué)者注意到水對(duì)巖石的作用不僅是從有效應(yīng)力原理方面簡(jiǎn)單考慮的水對(duì)受力巖石的力學(xué)效應(yīng),而且是一種復(fù)雜的應(yīng)力腐蝕過程。至今為止,眾多學(xué)者在此方面進(jìn)行了不同側(cè)面的研究,其主要特點(diǎn)是以實(shí)驗(yàn)為基本手段分析了水化學(xué)作用對(duì)材料的強(qiáng)度腐蝕、裂隙擴(kuò)展等的作用機(jī)理,或?qū)Φ卣�、滑坡與地下水性質(zhì)、化學(xué)作用之間的關(guān)系進(jìn)行了宏觀分析,或在方法理論上進(jìn)行了一定探討。其中強(qiáng)度腐蝕的化學(xué)作用過程的機(jī)理研究已涉及到的

2〕有〔:??水的pH值的作用;??全等溶解作用;??非全等溶解作用(水解作用);??離子交換作用;??溫度

的影響;??壓力的影響。其機(jī)理很復(fù)雜,對(duì)其有各種解釋,其中也有以能量的觀點(diǎn)來解釋水化學(xué)作用導(dǎo)

6,7〕

致巖石力學(xué)性質(zhì)改變的機(jī)理〔。

　　圖1　作為力學(xué)作用對(duì)象的巖體中各種場(chǎng)之間的耦合

2〕

關(guān)系圖(據(jù)湯連生等〔的修改)Fig.1　Couplingrelationamongvariousfieldinrocksasobjectofmechanicsaction(afterTangLiansheng,

2〕

etal〔,1999)

2.1　水化學(xué)作用對(duì)材料強(qiáng)度腐蝕的作用機(jī)理

2.1.1　水的pH值的作用

〔8〕

Wiederhorn等早在1973年就研究了pH值

〔9〕

對(duì)玻璃裂隙擴(kuò)展的影響。Atkinson等等則通過試

驗(yàn)研究了HCl、NaOH溶液對(duì)石英的裂隙擴(kuò)展速率、應(yīng)力強(qiáng)度因子和應(yīng)力強(qiáng)度系數(shù)的影響。結(jié)果得出,環(huán)境中OH-濃度的增加會(huì)加速裂隙的擴(kuò)展,流體化學(xué)成分對(duì)裂隙擴(kuò)展速率和應(yīng)力腐蝕速率具控制作用,應(yīng)力強(qiáng)度因子KI與遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力、特征裂隙長(zhǎng)度等之間存在著定量關(guān)系。2.1.2　水解作用

現(xiàn)實(shí)巖體都是歷史巖體的發(fā)展,巖體的變形破壞實(shí)質(zhì)上是在巖體成分、結(jié)構(gòu)和環(huán)境三要素控制下

其結(jié)構(gòu)的變形破壞過程。其中巖體賦存的地質(zhì)環(huán)境是很重要的一方面,其主要因素包括介質(zhì)場(chǎng)、應(yīng)力

第5期　　　　　　　　　湯連生等:水—巖化學(xué)作用對(duì)巖體變形破壞力學(xué)效應(yīng)研究進(jìn)展　　　　　　　435　造成的礦物集合體的風(fēng)化作用。例如,對(duì)于二氧化硅,在裂隙尖端的變形Si-O鍵比未變形的要更容易與環(huán)境因素發(fā)生作用,因?yàn)樽冃螘?huì)引起原子層重疊的減少,從而降低了裂隙擴(kuò)展的障礙。變形鍵與環(huán)境因素之間的作用使鍵出現(xiàn)弱化現(xiàn)象,然后在低應(yīng)力下比起未變形鍵更容易發(fā)生破壞。二氧化硅玻璃和石英在水環(huán)境下的一般弱化表達(dá)式為

〔11,12〕

〔10〕

其pH值會(huì)迅速提高,一旦pH>9,二氧化硅晶絡(luò)就

20〕

會(huì)與溶液起化學(xué)反應(yīng)〔。這些離子的交換作用對(duì)于臨界斷裂擴(kuò)展具有重要作用,其作用強(qiáng)度取決于裂隙尖端處溶液與外界環(huán)境擴(kuò)散交換的難易程度。兩相物質(zhì)之間的作用模式將由外界環(huán)境與裂隙尖端處溶液物質(zhì)及裂隙尖端附近固體介質(zhì)的化

8,22〕

學(xué)性質(zhì)之間的相互作用所控制〔�！�13,21〕

:

H-O-H+〔≡Si-O-Si≡〕=

≡Si-OH??HO-Si≡=2〔≡Si-OH〕強(qiáng)Si-O鍵的水解作用使更弱的氫鍵氫氧團(tuán)與硅原子相聯(lián)。許多學(xué)者通過玻璃的試驗(yàn),假定上式方程

13〕

是二氧化硅礦物的應(yīng)力腐蝕作用的關(guān)鍵所在〔。

二氧化硅在基本環(huán)境中經(jīng)受的腐蝕作用的根

14〕據(jù)〔是:

2.1.5　水溫的影響

砂巖、灰?guī)r等在不同溫度(如20℃、40℃、60

℃)的試驗(yàn)表明,不同水溫環(huán)境下巖石的斷裂韌度不

13,23～25〕

一樣,一般斷裂韌度隨溫度增高而增大〔。對(duì)

于水溫的影響機(jī)制,應(yīng)與水、巖的化學(xué)成分及其化學(xué)作用和水溶液滲透過程一起考慮進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。2.1.6　壓力的影響

壓力對(duì)裂隙擴(kuò)展的影響很難估計(jì),認(rèn)為這主要是因?yàn)楹茈y分辨壓力對(duì)臨界應(yīng)力腐蝕斷裂擴(kuò)展所具

26〕

有的4個(gè)方面的作用〔:??固體斷裂擴(kuò)展的應(yīng)力張量;??裂隙中流體的力學(xué)特性;??微裂隙的擴(kuò)展過程和微裂隙的影響帶;??裂隙液體與裂隙尖端固體介質(zhì)之間的化學(xué)作用(化學(xué)勢(shì)和作用強(qiáng)度)。如果應(yīng)力腐蝕作用或環(huán)境因素的化學(xué)勢(shì)動(dòng)力學(xué)和裂隙尖端處反應(yīng)物受壓力的影響,則可看到壓力對(duì)斷裂速率的影響。壓力影響裂隙塑性區(qū)和裂隙尖端過程帶的水化學(xué)作用,可運(yùn)用細(xì)觀損傷力學(xué)或考慮損傷的斷裂

27〕

力學(xué)〔進(jìn)行研究。

≡Si-O-Si≡+OH-=Si-O-+≡Si-OHMichalske等把Si-O-Si鍵的應(yīng)力腐蝕解釋為

由離子水和分子水兩者共同造成的,玻璃的應(yīng)力腐蝕作用可解釋為水與Si-O鍵分子之間的相互作用造成的。但是,離子水還是分子水是硅酸鹽玻璃臨界斷裂的關(guān)鍵因素仍存在爭(zhēng)論。例如,Freiman認(rèn)為水分子中的氫核和電子促進(jìn)了裂隙尖端Si-9〕

O-Si鍵的水解作用,而Atkinson等〔發(fā)現(xiàn)改變氫

〔15〕

〔10〕

氧根離子的活度也能明顯地改變水環(huán)境中的石英的裂隙擴(kuò)展速率;即使在試驗(yàn)的整個(gè)過程中分子的活度基本上維持常數(shù),氫氧根離子濃度的提高也可導(dǎo)致裂隙擴(kuò)展速率的提高。由此可看出,環(huán)境的化學(xué)活性可能是控制化學(xué)作用對(duì)斷裂擴(kuò)展的影響的關(guān)鍵因素。然而,地殼巖石常是多相集合體而不是常用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的理想單礦物材料,長(zhǎng)石、云母、輝石、角閃石和橄欖石等礦物比起石英也復(fù)雜得多,要研究確定每種巖石或礦物的強(qiáng)度腐蝕中哪些是其關(guān)鍵因素是一項(xiàng)艱巨而重要的工作。2.1.3　溶解作用

水化學(xué)溶解作用對(duì)巖石裂隙擴(kuò)展作用的影響因素16～19〕

較多〔,如環(huán)境濕度、溫度及壓力等。例如,地下水中SiO2含量的高低取決于水溫及圍巖中硅酸富集與礦物破碎程度。又如地震孕育發(fā)生過程中,應(yīng)力積累加大,地溫升高、礦物破碎或CO2受壓力作用而在水中溶解度增大等原因都會(huì)促使鋁硅酸加速分解。2.1.4　離子交換作用

離子交換作用對(duì)改變裂隙尖端溶液的化學(xué)性質(zhì)起著重要作用。對(duì)于水—玻璃系統(tǒng),氫離子與堿離子的交換甚至在室溫條件就會(huì)迅速進(jìn)行,在裂隙尖端2.1.7　水—巖化學(xué)作用的巖石宏觀力學(xué)效應(yīng)為了研究自然界中水—巖反應(yīng)對(duì)巖石的宏觀力

學(xué)效應(yīng),采取在常溫常壓及不同循環(huán)流速條件下,對(duì)在不同化學(xué)性質(zhì)的水化學(xué)溶液作用下花崗巖、砂巖和灰?guī)r進(jìn)行了單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn),取得了這些巖石的單軸抗壓強(qiáng)度隨水溶液性質(zhì)及循環(huán)速率的第一階

5〕

段的定量結(jié)果〔。已取得的初步結(jié)果表明,水對(duì)受力

巖石的力學(xué)效應(yīng)是與水—巖化學(xué)作用密切相關(guān)的,巖石強(qiáng)度軟化與水—巖化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度成正比。影響水—巖化學(xué)作用的巖石力學(xué)效應(yīng)的主要因素有:水溶液循環(huán)速率、巖石的礦物成分、巖石的結(jié)構(gòu)或均勻性和水溶液的化學(xué)性質(zhì)。作者對(duì)水—巖化學(xué)作用的斷裂力學(xué)效應(yīng)方面的試驗(yàn)正在進(jìn)行。

2.2　地震、滑坡、圍巖穩(wěn)定性與水化學(xué)作用的宏觀

關(guān)系分析

地震、滑坡與地下水化學(xué)作用有著密切聯(lián)系�；瘜W(xué)作用參與裂紋、裂隙擴(kuò)展已被引作單一和復(fù)合地

26〕震的重要前兆〔。已有資料顯示,地震前后地下水

,

　　　　　　　　　　　　　　　　　地球科學(xué)進(jìn)展　　　　　　　　　　　　　　　　第14卷436

半年多就出現(xiàn)異常,也有臨震前1個(gè)多月才出現(xiàn)的

28〕

臨震異常,震后異常可持續(xù)一定時(shí)間〔。例如,日本神戶1995年7.2級(jí)地震,發(fā)現(xiàn)從地震之前的1994年8月到1995年1月17日至地震,地下水中Cl和SO2-4離子濃度呈逐漸增長(zhǎng)趨勢(shì),地震之后水樣

29〕

顯示了很高的Cl-和SO2-4離子濃度〔。地下水的

-

平衡。近10年,水—巖反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)展迅速,其重

要進(jìn)展有兩個(gè)方面:??開放流動(dòng)體系的水溶液—巖石反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn);??水溶液—巖石界面地球化學(xué)及表面特性的實(shí)驗(yàn)研究,其研究成果證實(shí)了自然界面在化學(xué)上的定向性和不均勻性及礦物表面和整體之間在化學(xué)和物理上的差異性。

在水—巖反應(yīng)的巖石力學(xué)效應(yīng)的研究過程中,要重視超臨界水的作用,因?yàn)樗哂歇?dú)特的溶解性質(zhì),在室溫流體中難溶的化合物在超臨界環(huán)境下會(huì)變得易溶,而一些在室溫下易溶的化合物在超臨界環(huán)境下變得難溶。而在工程地質(zhì)地球化學(xué)條件的分析中,要重視某些巖石在形成過程中的力學(xué)—化學(xué)耦合作用及其對(duì)后期的水—巖反應(yīng)的力學(xué)效應(yīng)。一些研究指出,巖石、礦床和構(gòu)造中許多重要的復(fù)雜現(xiàn)象如變質(zhì)層理、縫合線構(gòu)造、礦物晶體中的位錯(cuò)構(gòu)造、板劈理、破劈理以及水力斷裂是由于力學(xué)—化學(xué)耦合引起礦物局部在分配或溶解過程的局域化或化學(xué)損傷而形成的

〔36〕〔35〕

這種變化,或者是由于區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化所致,或者是由于地震前后巖石中微裂隙的形成使透水性

發(fā)生變化而造成的。甚至地下水化學(xué)組分異常變化

30〕

與中小地震還存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系〔。利用地震水文地

球化學(xué)前兆特征及水化學(xué)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)地震的研究已取得了一定的進(jìn)展。但已有的研究?jī)H著重于水化學(xué)成分的宏觀變化與滑坡、地震宏觀規(guī)律關(guān)系。要清楚化學(xué)作用對(duì)地震影響的微觀機(jī)制,首先要研究水—化學(xué)作用對(duì)巖體力學(xué)的影響機(jī)理。在此方面,顏玉定通過飽水時(shí)間對(duì)巖石的各種動(dòng)態(tài)參數(shù)影響的實(shí)驗(yàn),探討了地震與地下水的關(guān)系。結(jié)果表明,巖石飽水導(dǎo)致了縱、橫波速度和動(dòng)態(tài)彈性模量降低并存在差異性。因而認(rèn)為水—巖水化學(xué)作用,使某些成分溶解,破壞和削弱了巖石分子或顆粒的緊密聯(lián)系,使巖石的內(nèi)摩擦發(fā)生變化,導(dǎo)致地震波的衰減。這種機(jī)制已得到普遍承認(rèn)。巖石的內(nèi)摩擦不僅引起地震波的衰減,還影響波速比值和彈性模量。長(zhǎng)期以來都認(rèn)為化學(xué)環(huán)境在摩擦變形方面具有相當(dāng)重要的作

32〕用〔。斷層的非穩(wěn)定滑動(dòng)(粘滑)是淺源地震的一種〔31〕

。

2.4　理論方法的研究

2.4.1　損傷力學(xué)

巖體內(nèi)部往往存在著大量彌散分布的細(xì)觀缺

37〕陷〔,在外部因素,如溫度、水化學(xué)等作用下,損傷

將逐漸演化。巖體的破壞往往就是由于損傷的集中化及擴(kuò)展,最終形成宏觀的缺陷(如裂紋、裂隙)。在宏觀裂紋形成以后,水—巖化學(xué)作用愈加強(qiáng)烈,其細(xì)觀的損傷仍在不斷演化,并推動(dòng)宏觀缺陷的發(fā)展,而宏觀裂紋在擴(kuò)展過程中所掃過的附近區(qū)域,是水—巖化學(xué)作用強(qiáng)烈的區(qū)域,也是細(xì)觀損傷高度集中的區(qū)域。巖石遇水后強(qiáng)度降低,水造成損傷是重要的原因,有時(shí)它比力學(xué)因素造成的損傷更為嚴(yán)重。如何合理地考慮裂隙尖端水化學(xué)作用的力學(xué)效應(yīng),是運(yùn)用損傷力學(xué)理論、思想方法進(jìn)行水—巖化學(xué)作用對(duì)巖體的力學(xué)效應(yīng)定量研究的關(guān)鍵。損傷力學(xué)在此方面研究的拓展值得重視。2.4.2　工程地質(zhì)地球化學(xué)

以上研究主要側(cè)重于材料(礦物)或地球化學(xué)本身等方面的研究,而水化學(xué)對(duì)地質(zhì)工程方面的巖體變形破壞影響方面的研究不足、目的性不強(qiáng),主要反映在以下幾方面的不足:??宏觀與微觀的結(jié)合;??室內(nèi)試驗(yàn)與工程實(shí)踐的結(jié)合;??實(shí)際環(huán)境的水化學(xué)作用類型、特征及野外典型地段的研究。因此,對(duì)于上述問題必須要系統(tǒng)地加以研究,并建立新的研究領(lǐng)域或?qū)W科,以期大家共同重視,使工程巖土體不穩(wěn)定〔38〕

可能的機(jī)制,在影響斷層摩擦滑動(dòng)性狀的諸多因素中,含水礦物組成的斷層泥也是一種特殊而重要的

因素。摩擦行為的變化還與脫水過程及相應(yīng)的斷層

33〕

物質(zhì)的變化密切相關(guān)〔。地下水的賦存和運(yùn)移是對(duì)

滑坡、圍巖等巖體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的主要自然因素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),90%以上的巖質(zhì)邊坡破壞與地下水作用有關(guān)。我國(guó)大多數(shù)滑坡都是以降雨下滲引起地下水狀態(tài)變化為直接誘導(dǎo)因素。例如,長(zhǎng)江中上游地區(qū)兩岸斜坡的破壞及大瑤山隧道塌方的實(shí)際資料,可看出在巖體破壞中水起了相當(dāng)重要的作用。

34〕

2.3　水—巖反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究〔

水—巖反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究在70年代以后發(fā)展較快,到80年代初開始出現(xiàn)開放系統(tǒng)、流動(dòng)條件下的水—巖反應(yīng)實(shí)驗(yàn),在此之前其實(shí)驗(yàn)都是在封閉體系和靜態(tài)條件下完成的,例如頗有影響的研究者斯坦福大學(xué)的Dickson和Bischoff等。已有的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)玻璃的溶解率隨流速的提高而增高,且流速有利于平衡礦物組合的形成,甚至通過控制流速可增加反應(yīng)速率,

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