【背景】地下水在运移过程中一方面对围岩介质产生润滑、软化、泥化、结合水强化及冲刷运移等物理作用，另一方面又不断地与围岩介质发生溶解、水解、离子交换、氧化还原等化学反应，致使围岩体矿物组分、微细观结构及物理属性等发生变化，进而改变其宏观力学特性。来自北京科技大学土木与环境工程学院的苗胜军等研究人员基于不同流速的蒸馏水及酸性化学溶液侵蚀作用，开展了酸性环境下花岗岩损伤时效特征研究，探讨了化学-渗流耦合作用下花岗岩的损伤机理。

 

　　为了研究酸性化学溶液对花岗岩微观结构的影响，研究人员采用QUANTA 200F场发射环境扫描电子显微镜对水化学溶液作用前后试件表面矿物、缺陷形态及孔隙结构等进行对比分析，并利用电子能谱分析技术对孔隙周围矿物元素含量变化进行测试。下图为测试结果。

 

 

 

　　如图(a)所示，浸泡前，花岗岩表面结构致密，孔隙不明显，矿物晶体形状、解理形状清晰，棱角分明，断口特征明显，矿物晶体颗粒大小不均，颗粒间具有广泛的胶结面。在蒸馏水和pH=7的NaCl溶液作用下，矿物颗粒棱角变得圆滑或消失，偶见规则状晶体颗粒，局部产生少量小颗粒物质，试件表面结构较为致密，次生孔隙不明显(图(b),(c))。经pH=4的NaCl溶液浸泡后，花岗岩表面结构变得比较松散，且有次生孔隙发育，溶蚀效果较明显(图(d))。如图(e)所示，在pH=2的NaCl溶液作用下，花岗岩化学腐蚀程度加剧，表面结构松散，许多晶面上出现溶蚀小孔洞，呈蜂窝状结构，矿物之间已无胶结，晶体大颗粒转变为大量的碎屑状小颗粒，具有规则形状的晶体颗粒已不复存在，同时产生许多次生孔隙。

 

【来源】苗胜军，蔡美峰，冀东，等.酸性化学溶液作用下花岗岩损伤时效特征与机理[J].煤炭学报,2016,41(5):1137-1144.