基于水溶液侵蚀环境下炭质岩石耐久性的无损评价方法技术

本申请公开了一种基于水溶液侵蚀环境下炭质岩石耐久性的无损评价方法，用于解决炭质岩石基础、边坡在降雨和地下水位抬升等条件下，水溶液侵蚀对构筑物耐久性影响的无损评价问题。本申请方法包括：以新鲜的炭质岩石为母样并对所述母样进行矿物成分定量分析，计算所述矿物成分中的黏土矿物含量；测试所述母样在水溶液侵蚀前以及不同侵蚀时间下的熟化耐久性指标和电阻率值；基于最小二乘拟合原理，获得相同侵蚀时间下熟化耐久性指标降低量和电阻率值降低量的线性统计关系；建立熟化耐久性指标降低量与电阻率值降低量线性关系的变化速率与黏土矿物含量的相关关系，建立水溶液侵蚀环境下的炭质岩石熟化耐久性与电阻率的相关关系，实现无损评价。实现无损评价。实现无损评价。

【技术实现步骤摘要】
基于水溶液侵蚀环境下炭质岩石耐久性的无损评价方法


[0001]本申请涉及岩土材料领域，尤其涉及基于水溶液侵蚀环境下炭质岩石耐久性的无损评价方法。

技术介绍

[0002]我国西南地区广泛分布有炭质岩石，在各类基础工程建设中经常遇到。这类岩石在干燥状态下，工程性质稳定、力学性能优良，但在水分侵入条件下，会表现出一系列不良特性：如遇水软化、崩解，水侵后高温受热发生裂解，耐久性较差，进而导致地基失稳、边坡滑坡、路面变形等一系列工程事故和地质灾害，造成重大经济损失和人员伤亡等事故。
[0003]自然环境下的水溶液中常含有多种化学物质，导致水体具有不同的酸碱度。岩石中的各类矿物组分在不同酸碱度水溶液的侵蚀下，其发生物理
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化学反应的规模和速率各不相同。因此，炭质岩石在不良外部条件的作用下，特别是复杂水溶液侵蚀时，其耐久性的劣化规律和评价手段已引起工程设计者和研究人员的密切关注。
[0004]现有技术中，熟化耐久性指标I
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值的确定常采用国际岩石力学协会1974年提出的标准测试方法进行，该方法需要将岩石试样进行浸水、旋转冲击等过程，试样在试验结束后会发生不同程度的破碎、崩解。该试验方法属于有损、破坏式测试方法，且具有试验周期长、成本高，实验仪器笨重等局限性。传统熟化耐久性的测试方法，所用浸泡溶液为水溶液，未考虑到自然环境中酸性、碱性和盐溶液等其他类型水溶液对岩石耐久性的影响，难以全面评价软弱岩石在复杂水溶液侵蚀下耐久性的劣化规律。因此，亟需专利技术一种快速、高效、简单易行的无损评价方法，定量评价炭质岩石在不同酸碱度水溶液侵蚀环境下熟化耐久性的演化规律。这对于炭质岩石类基础、边坡、隧道等构筑物的稳定性评价和失稳预警均具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本申请提供了基于水溶液侵蚀环境下炭质岩石耐久性的无损评价方法，用于解决炭质岩石基础、边坡在降雨和地下水位抬升等条件下，水溶液侵蚀对构筑物耐久性影响的无损评价问题。
[0006]本申请提供了一种基于水溶液侵蚀环境下炭质岩石耐久性的无损评价方法，包括：
[0007]以新鲜的炭质岩石为母样并对所述母样进行矿物成分定量分析，计算所述矿物成分中的黏土矿物含量；
[0008]测试所述母样在水溶液侵蚀前以及不同侵蚀时间下的熟化耐久性指标和电阻率值；
[0009]根据所述不同侵蚀时间下的炭质岩石的熟化耐久性指标与电阻率值，计算不同侵蚀时间下炭质岩石熟化耐久性指标相对未侵蚀熟化耐久性指标的耐久性指标降低量，以及不同侵蚀时间下炭质岩石电阻率值相对未侵蚀电阻率值的电阻率值降低量；
[0010]基于最小二乘法拟合所述耐久性指标降低量和所述电阻率值降低量的目标直线方程，获得相同侵蚀时间下所述耐久性指标降低量和所述电阻率值降低量的线性关系；
[0011]基于最小二乘法拟合所述目标直线方程的斜率与所述黏土矿物含量的目标曲线方程，建立水溶液侵蚀环境下的炭质岩石熟化耐久性与电阻率的相关关系，并根据所述炭质岩石熟化耐久性与电阻率的相关关系进行炭质岩石耐久性的无损评价。
[0012]可选的，所述测试所述母样在水溶液侵蚀前以及不同侵蚀时间下的熟化耐久性指标和电阻率值包括：
[0013]对所述母样进行制样得到若干耐久性测试试样和电阻率测试试样；
[0014]对所述耐久性测试试样进行熟化耐久性试验以获得未侵蚀的炭质岩石熟化耐久性指标，对所述电阻率测试试样进行电阻率测试以获得未侵蚀的炭质岩石电阻率值；
[0015]将所述耐久性测试试样依次分别置于装有侵蚀水溶液的水箱中，并将所述电阻率测试试样分别平躺放置于所述水箱中；
[0016]每达到设定的侵蚀时间时，从对应的水箱中取出所述耐久性测试试样再次进行熟化耐久性测试以获得不同侵蚀时间下的炭质岩石熟化耐久性指标，并取出所述电阻率测试试样进行电阻率测试以获得不同侵蚀时间下炭质岩石的电阻率值，测试完成后将所述电阻率测试试样重新放回对应的水箱中；
[0017]当所有设定的侵蚀时间对应的熟化耐久性测试及电阻率测试完成后，得到所述母样在水溶液侵蚀前以及不同侵蚀时间下的熟化耐久性指标和电阻率值。
[0018]可选的，每一个所述耐久性测试试样由10个炭质岩石小块体组成，每个所述炭质岩石小块体的质量为40～50g。
[0019]可选的，所述电阻率测试试样的形状为圆柱形，每一个所述电阻率测试试样的高度为10cm，直径为5cm。
[0020]可选的，所述侵蚀水溶液包括酸性、碱性和中性侵蚀水溶液，所述酸性侵蚀水溶液的ph值为3～5，所述碱性侵蚀水溶液的的ph值为8～10，所述中性侵蚀水溶液的ph值为6.5～7.5。
[0021]可选的，在进行所述电阻率测试前，从侵蚀液中取出所述圆柱形试样时使用吸水纸巾拭去所述圆柱形试样表面的多余水分；
[0022]在进行所述电阻率测试时，每次电阻率测试重复进行三次。
[0023]可选的，所述侵蚀时间的最大值为在保证所述耐久性测试试样和所述电阻率测试试样完整性前提下的最大侵蚀时间。
[0024]可选的，所述水箱的长度、宽度和高度均大于或等于50cm，在将所述耐久性测试试样依次分别置于装有侵蚀水溶液的水箱中，并将所述电阻率测试试样分别平躺放置于所述水箱中后，所述水箱中的液面高度不低于所述耐久性测试试样顶面以上10cm，不低于所述电阻率测试试样顶面以上20cm。
[0025]可选的，所述炭质岩石包括：炭质泥岩、炭质页岩、炭质灰岩。
[0026]可选的，所述黏土矿物含量为高岭石、蒙脱石和伊利石的质量百分比总和。
[0027]从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
[0028]1、本专利技术中炭质岩石的熟化耐久性指标、电阻率值和其矿物组分密切相关，通过本专利技术提供的无损评价方法，只需测定目标炭质岩石的矿物组分及其含量，以及水溶液侵
蚀环境下的电阻率值，就能够计算得到炭质岩石的熟化耐久性指标，无需进行传统的熟化耐久性测试试验，实现无损评价。
[0029]2、本专利技术是基于电阻率技术的无损评价方法，该评价方法可采用的电阻率测试设备众多、操作简单快捷、测试结果精确度高、对测试试样无损伤，具有良好的社会经济效益和巨大的工程应用前景。
[0030]3、本专利技术可精确评价多种类型酸碱度溶液对炭质岩石耐久性的影响规律，全面考虑复杂自然环境与炭质岩石间的相互作用，更真实反映水侵蚀对炭质岩石工程性质的负面影响。
[0031]4、本专利技术在对炭质岩石类相关构筑物进行稳定性评价的同时，还能进行预测，失稳预警。
[0032]5、本专利技术使用电阻率测试仪器即可实现无损评价，成本低，具有良好的社会效益和经济效益。且测试设备对环境无任何危害、可现场安装操作简单、测试结果精确度高、节约监测成本、符合可持续发展的理念，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水溶液侵蚀环境下炭质岩石耐久性的无损评价方法，其特征在于，所述无损评价方法包括：以新鲜的炭质岩石为母样并对所述母样进行矿物成分定量分析，计算所述矿物成分中的黏土矿物含量；测试所述母样在水溶液侵蚀前以及不同侵蚀时间下的熟化耐久性指标和电阻率值；根据所述不同侵蚀时间下的炭质岩石的熟化耐久性指标与电阻率值，计算不同侵蚀时间下炭质岩石熟化耐久性指标相对未侵蚀熟化耐久性指标的耐久性指标降低量，以及不同侵蚀时间下炭质岩石电阻率值相对未侵蚀电阻率值的电阻率值降低量；基于最小二乘法拟合所述耐久性指标降低量和所述电阻率值降低量的目标直线方程，获得相同侵蚀时间下所述耐久性指标降低量和所述电阻率值降低量的线性关系；基于最小二乘法拟合所述目标直线方程的斜率与所述黏土矿物含量的目标曲线方程，建立水溶液侵蚀环境下的炭质岩石熟化耐久性与电阻率的相关关系，并根据所述炭质岩石熟化耐久性与电阻率的相关关系进行炭质岩石耐久性的无损评价。2.根据权利要求1所述的无损评价方法，其特征在于，所述测试所述母样在水溶液侵蚀前以及不同侵蚀时间下的熟化耐久性指标和电阻率值包括：对所述母样进行制样得到若干耐久性测试试样和电阻率测试试样；对所述耐久性测试试样进行熟化耐久性试验以获得未侵蚀的炭质岩石熟化耐久性指标，对所述电阻率测试试样进行电阻率测试以获得未侵蚀的炭质岩石电阻率值；将所述耐久性测试试样依次分别置于装有侵蚀水溶液的水箱中，并将所述电阻率测试试样分别平躺放置于所述水箱中；每达到设定的侵蚀时间时，从对应的水箱中取出所述耐久性测试试样再次进行熟化耐久性测试以获得不同侵蚀时间下的炭质岩石熟化耐久性指标，并取出所述电阻率测试试样进行电阻率测试以获得不同侵蚀时间下炭质岩石的电阻率值，测试完成后将所述电阻率测试试样重新放回对应的水箱中；当所有设定的侵蚀时...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆俊晖，张涛，杨玉玲，黄海峰，畅振超，莫鹏，王诗海，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：