岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (7): 2199-2206.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1508

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

硫酸盐对麦积山砂砾岩风化影响的试验研究

王逢睿1, 2，焦大丁1，刘平1, 3，孙博1, 2，王家杰1，杨鸿锐1   

  1. 1. 兰州大学 土木工程与力学学院，甘肃 兰州 730000；2. 中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000； 3. 兰州大学 西部灾害与环境力学教育部重点实验室，甘肃 兰州 730000
  • 收稿日期:2019-09-02 修回日期:2019-12-16 出版日期:2020-07-10 发布日期:2020-09-10
  • 作者简介:王逢睿，男，1977年生，博士，教授级高级工程师，主要从事岩土文物保护与特种加固工程方面的研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（No. 51408285）；中央高校基本科研业务费专项资金（No. lzujbky-2016-k15）；中铁西北科学研究院有限公司科学技术项目

Experimental study on the effect of sulfate on glutenite weathering in Maijishan grottoes

WANG Feng-rui1, 2, JIAO Da-ding1, LIU Ping1, 3, SUN Bo1, 2, WANG Jia-jie1, YANG Hong-rui1   

  1. 1. College of Civil Engineering and Mechanics, Lanzhou University, Lanzhou, Gansu 730000, China; 2. Northwest Research Institute Co., Ltd., of CREC, Lanzhou, Gansu 730000, China; 3. Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environment in Western China, Lanzhou University, Ministry of Education, Lanzhou, Gansu 730000, China
  • Received:2019-09-02 Revised:2019-12-16 Online:2020-07-10 Published:2020-09-10
  • Contact: 刘平，男，1981年生，博士，副教授，主要从事古遗址保护工程和地质灾害防治工程方面的研究。Email: liuping@lzu.edu.cn E-mail:651704456@qq.com
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51408285), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (lzujbky-2016-k15) and the Science and Technology Item Foundation of Northwest Research Institute Co.Ltd. of CREC.

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摘要： 麦积山石窟砂砾岩在盐分参与下出现粉化、剥落等现象，这大大加速了石窟岩体的风化进程。通过对砂砾岩进行毛细迁移及循环劣化试验，研究了硫酸盐在砂砾岩中的运移规律，分析了盐分参与下砂砾岩的破坏特征，并得出了其产生的结晶压力。结果表明：硫酸钠结晶使砂砾岩发生显著破坏；硫酸盐在砂砾岩中的运移呈现一定的规律性；硫酸钠溶液的浓度达到0.95～1.13 mol/L区间时，砂砾岩开始破坏，并且得出试验条件下结晶压力理论最大值可以达到33 MPa。

关键词: 麦积山石窟, 砂砾岩风化, 结晶压力, 硫酸钠溶液

Abstract: The phenomenon of silting and spalling is very common during glutenite weathering in Maijishan grottoes. Previous studies have shown that the participation of salt greatly accelerates the weathering process of rock. In this paper, several sets of cylindrical specimens made of glutenite were used in two tests, namely capillary migration test and cycle degradation test. The migration patterns of sulfate in samples and the failure characteristics of the glutenite specimens were discussed. Based on the experimental data and theoretical analysis, the crystallization pressure in glutenite samples was calculated. This is an important parameter for judging the damage of glutenite caused by salt crystallization. The results show that: the crystallization of sodium sulfate caused substantial damage to glutenite; the migration of sulfate in glutenite had regularity; when the concentration of sodium sulfate solution was between 0.95 mol/L and 1.13 mol/L, the destruction of the conglomerate began. The theoretical maximum crystallization pressure could reach 33 MPa under the experimental conditions.

Key words: Maijishan grottoes, glutenite weathering, crystallization pressure, sodium sulfate solution

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