水—巖化學(xué)腐蝕損傷作用下紅砂巖蠕變特性試驗(yàn)研究

孫治國(guó) 魯海濤2

（1.甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引 言

受賦存環(huán)境、人為因素的影響，地下水的化學(xué)介質(zhì)種類(lèi)、濃度、以及pH值隨時(shí)空發(fā)生變化，而自然界中的許多巖體存在諸如解理、微裂隙、粒間孔隙、晶格缺陷等內(nèi)部缺陷，這就容易造成巖體與周?chē)叵滤g發(fā)生各種物理、力學(xué)和化學(xué)的水巖相互作用，從而使巖體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引起力學(xué)性質(zhì)的逐漸劣化，對(duì)工程和建筑帶來(lái)不利影響。因而，開(kāi)展水—巖化學(xué)腐蝕損傷作用下巖石的力學(xué)行為研究具有十分重要的工程實(shí)際意義［1-2］。

砂巖是自然界中較為常見(jiàn)的巖石之一，一般情況下，砂巖的強(qiáng)度較高，但其多孔結(jié)構(gòu)極易讓水滲入從而發(fā)生水巖化學(xué)損傷，使其力學(xué)性質(zhì)劣化。因此，對(duì)砂巖開(kāi)展水—巖化學(xué)損傷力學(xué)行為的研究意義重大。韓鐵林等［3-6］對(duì)砂巖開(kāi)展了不同化學(xué)溶液下的斷裂韌度試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)以及凍融損傷試驗(yàn)，對(duì)比分析了砂巖在Na2SO4、NaHCO3、NaOH以及蒸餾水中浸泡不同時(shí)間后的力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)在酸性溶液中，砂巖的水—巖化學(xué)作用最明顯；馮曉偉等［7］基于廣義開(kāi)爾文模型，構(gòu)建了考慮水化學(xué)損傷的砂巖流變損傷本構(gòu)模型，但是該模型沒(méi)有考慮砂巖在長(zhǎng)時(shí)間水—巖化學(xué)作用后的加速蠕變變形特性。紅砂巖作為砂巖中的一種，是當(dāng)前最常用的建筑和裝飾材料之一，其力學(xué)性能也一直受到專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)注。張培森［8］，宋勇軍［9］，杜彬［10］，龔囪［11］，於鑫佳［12］等分別對(duì)紅砂巖的滲流特性、低溫流變特性、動(dòng)態(tài)力學(xué)特性、蠕變聲發(fā)射特性等進(jìn)行了研究，促進(jìn)了對(duì)紅砂巖力學(xué)性質(zhì)的了解。

巖體的流變性質(zhì)關(guān)系著巖體工程的長(zhǎng)期安全與穩(wěn)定，是巖石的重要力學(xué)特性之一，雖然關(guān)于紅砂巖流變性質(zhì)已有一些研究，但關(guān)于紅砂巖在水—巖化學(xué)損傷作用下的流變?cè)囼?yàn)，特別是針對(duì)不同濃度和pH值溶液腐蝕作用下的流變特性還比較鮮見(jiàn)。因此，本研究設(shè)計(jì)了不同濃度和pH值Na2SO4溶液化學(xué)腐蝕作用下的單軸壓縮和分級(jí)加載蠕變?cè)囼?yàn)。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)試件

試驗(yàn)試件取自甘肅，平均密度為2.25 g/cm3。將取回的大塊紅砂巖采取鉆孔取芯、打磨的方式，加工制成直徑為50 mm、高度為100 mm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱形試件，見(jiàn)圖1。試驗(yàn)前，先通過(guò)外觀判定，將視覺(jué)差異較大的試件剔除，然后對(duì)紅砂巖試件進(jìn)行孔隙率測(cè)試和縱波波速測(cè)試，取其中孔隙率和縱波波速較為接近的試件進(jìn)行試驗(yàn)研究，對(duì)選好的試件進(jìn)行XRD圖譜分析，得到本次試驗(yàn)的紅砂巖主要礦物成分包括石英（75%～80%）、長(zhǎng)石（8%～12%）、方解石（5%～8%）、菱鐵礦（1%～3%）以及少量的黏土礦物。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)所使用的主要試驗(yàn)儀器和設(shè)備包括：RS-ST01C超聲波檢測(cè)儀、X射線衍射儀、干燥箱、TFD-2000型巖石力學(xué)伺服控制流變?cè)囼?yàn)系統(tǒng)（最大軸向加載應(yīng)力為2 000 kN、最大圍壓為100 MPa、壓力室溫度控制誤差為±0.5℃）。

1.3 化學(xué)溶液配制

地下水是一種復(fù)雜的化學(xué)溶液，其成分是隨時(shí)空變化而變化的，主要含有鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、硫酸根離子、氯離子、碳酸氫根離子等，同時(shí)受賦存環(huán)境的影響，地下水pH值變化幅度也較廣，一般而言，地下水pH值介于5～8，但在某些極端情況下，地下水會(huì)處于強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿狀態(tài)，從而對(duì)巖體和建筑產(chǎn)生腐蝕作用。試驗(yàn)過(guò)程中，不可能對(duì)這些影響因素做到一一研究，故本研究選用最常見(jiàn)的Na2SO4作為地下水的化學(xué)腐蝕介質(zhì)，并通過(guò)改變?nèi)芤弘x子濃度和溶液pH值的方式進(jìn)行對(duì)比研究，具體情況為：配制0.01 mol/L和0.1 mol/L兩種濃度的Na2SO4溶液，pH值為3、5、7、9、11。

1.4 試驗(yàn)方法

主要的試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)述如下：①將選好的試件放到烘干箱中進(jìn)行烘干處理（溫度50℃，時(shí)間48 h）；②將烘干處理過(guò)后的巖樣浸泡在不同濃度和pH值的Na2SO4溶液中，每一種溶液中浸泡試件6個(gè)，浸泡時(shí)間60 d，浸泡過(guò)程為半開(kāi)放式，并定期對(duì)溶液進(jìn)行攪動(dòng)；③將浸泡過(guò)后的試件取出，再進(jìn)行烘干處理，測(cè)定其孔隙率和縱波波速；④進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，得到短期力學(xué)強(qiáng)度；⑤進(jìn)行單軸分級(jí)加載蠕變?cè)囼?yàn)，加載應(yīng)力依次為30 MPa→40 MPa→50 MPa→60 MPa→65 MPa→70 MPa→75 MPa，每一級(jí)加載時(shí)間為7 d，直至巖樣發(fā)生失穩(wěn)破壞，蠕變?cè)囼?yàn)過(guò)程中保持壓力室溫度為22±0.5℃。

2 水—巖化學(xué)腐蝕損傷分析

2.1 孔隙率

試驗(yàn)得到的浸泡前后紅砂巖試件的孔隙率情況見(jiàn)表1。從表中可以看到：在經(jīng)過(guò)60 d的Na2SO4溶液浸泡后，紅砂巖試件的孔隙率均有不同程度的增加，表明水化學(xué)溶液對(duì)紅砂巖產(chǎn)生了較為明顯的腐蝕作用；在0.01 mol/L溶液下，pH值在3、5、7、9、11下的孔隙變化率分別為6.99%、3.98%、2.45%、3.63%和5.39%，在0.1 mol/L溶液下，pH值在3、5、7、9、11下的孔隙變化率分別為8.82%、5.03%、3.62%、4.71%和6.92%，相同pH值下，溶液濃度越高，孔隙變化率越大，表明水化學(xué)腐蝕性越強(qiáng)，相同濃度下，孔隙變化率由大到小依次為pH3>pH11>pH5>pH9>pH7（酸性溶液＞堿性溶液＞弱酸性溶液＞弱堿性溶液＞中性溶液），表明紅砂巖對(duì)酸性溶液更加敏感，對(duì)堿性溶液次之，對(duì)中性溶液的敏感性最小。紅砂巖在酸性Na2SO4溶液浸泡過(guò)程中，方解石、長(zhǎng)石等容易與氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成易溶于水的物質(zhì)，而在堿性環(huán)境下，方解石等成分不易溶解，僅石英與水發(fā)生少量的水解反應(yīng)，在中性條件下時(shí)，主要以石英和長(zhǎng)石等成分的溶解作用為主，硫酸根離子對(duì)試件內(nèi)部的侵蝕作用較弱，因而其孔隙變化率最低。

2.2 聲波速率

試驗(yàn)得到的浸泡前后紅砂巖試件的縱波波速情況見(jiàn)表2。從表中可以看到：在經(jīng)過(guò)60 d的Na2SO4溶液浸泡后，紅砂巖試件的聲波速度均有不同程度的降低，當(dāng)紅砂巖處于不同水—巖化學(xué)腐蝕作用下時(shí)，Na2SO4溶液作為一種強(qiáng)電解質(zhì)，由于鹽效應(yīng)，其含有的硫酸根離子會(huì)使試件內(nèi)部的孔隙水壓力增大，從而導(dǎo)致試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，使得侵蝕作用向試件內(nèi)部擴(kuò)展，這種侵蝕作用會(huì)隨著硫酸根離子濃度的增大而逐漸增強(qiáng)，直至試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)被完全破壞。由于聲波速度與試件的密度和結(jié)構(gòu)完整性有關(guān)，因此，聲波速度的降幅變化情況從大到小也為：pH3>pH11>pH5>pH9>pH7。

2.3 水—巖化學(xué)損傷

表征巖體損傷變量的方法有很多，如密度、孔隙率、超聲波波速等，本研究利用超聲波波速對(duì)水化學(xué)腐蝕前后的紅砂巖損傷進(jìn)行定量表達(dá)：

式中，D0為水—巖化學(xué)損傷值；V0為初始縱波波速，m/s；Vw為水—巖化學(xué)腐蝕后縱波波速，m/s。

計(jì)算得到的不同水—巖化學(xué)腐蝕作用下的紅砂巖損傷情況見(jiàn)圖2。從圖中可以看到：隨著pH值的增加，水—巖化學(xué)損傷值呈先減小后增大的變化特征，即隨著酸堿性的弱化，化學(xué)損傷量逐漸減?。幌嗤琾H值時(shí)，化學(xué)溶液的濃度越高，紅砂巖的水—巖化學(xué)腐蝕損傷量越大；在水—巖化學(xué)作用下，紅砂巖內(nèi)部的礦物成分、顆粒大小及膠結(jié)情況、內(nèi)部孔隙、裂隙形態(tài)等均發(fā)生明顯變化，特別是CaCO3（方解石）、KAlSiO8（長(zhǎng)石）等礦物成分通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和水解作用溶解于水后，在試件內(nèi)部形成較多的孔隙和裂隙，導(dǎo)致紅砂巖的密度減小、孔隙率增大，完整性降低，從而影響聲波在試件中的傳導(dǎo)性，因而浸泡后的聲波速度顯著降低，進(jìn)而表現(xiàn)為化學(xué)損傷量的增加。

3 單軸壓縮試驗(yàn)

試驗(yàn)得到不同水—巖化學(xué)腐蝕作用后紅砂巖的單軸壓縮應(yīng)力—應(yīng)變曲線特征見(jiàn)圖3。從圖中可以看到：紅砂巖的應(yīng)力—應(yīng)變曲線可分為4個(gè)階段：壓密階段、彈性變形階段、屈服塑性變形階段和破壞及殘余變形階段。自然狀態(tài)下，紅砂巖的壓密階段并不明顯，而經(jīng)過(guò)水—巖化學(xué)腐蝕作用后，紅砂巖的壓密階段比較明顯，這主要是因?yàn)樗獛r化學(xué)腐蝕作用后，紅砂巖試件內(nèi)部產(chǎn)生了大量新的微孔隙和微裂隙，導(dǎo)致試件孔隙率增大，因此在初始應(yīng)力作用下，原始微孔隙、微裂隙以及化學(xué)作用產(chǎn)生的微孔隙和微裂隙首先閉合，當(dāng)這些孔隙、裂隙閉合完成后，試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和應(yīng)力逐漸趨于一個(gè)平衡狀態(tài)，試件進(jìn)入彈性應(yīng)變階段，應(yīng)力隨應(yīng)變的增加基本呈線性增長(zhǎng)，這一階段直線斜率為試件的平均彈性模量。從圖中可知，彈性模量大小排序?yàn)椋鹤匀粻顟B(tài)>pH3>pH11>pH5>pH9>pH7；當(dāng)試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能維持應(yīng)力平衡時(shí)，試件逐漸進(jìn)入屈服變形階段（剪脹損傷），且酸堿性越強(qiáng)，試件越早進(jìn)入屈服變形，塑性變形特征也越明顯；當(dāng)試件內(nèi)部因應(yīng)力損傷達(dá)到一定量（損傷閾值）后，試件發(fā)生失穩(wěn)破壞，但失穩(wěn)破壞方式不盡相同。在自然狀態(tài)下，試件表現(xiàn)為脆性破壞特征，在中性和弱酸堿性腐蝕作用后，試件表現(xiàn)為脆—延性特征，在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿性腐蝕作用后，試件的延性破壞特征十分明顯，這主要是因?yàn)樵诮葸^(guò)程中，砂巖原有顆粒之間的膠結(jié)聯(lián)結(jié)力和分子化學(xué)鍵被破壞，使得在應(yīng)力加載過(guò)程中能夠積聚的能量較小，因而在斷裂瞬間釋放的能量較小，故而表現(xiàn)為脆性向延性轉(zhuǎn)化的破壞特征。

不同水—巖腐蝕作用后的紅砂巖峰值應(yīng)力情況見(jiàn)圖4。在自然狀態(tài)下，紅砂巖的峰值應(yīng)力為95 MPa，但經(jīng)過(guò)60 d的水—巖化學(xué)腐蝕作用過(guò)后，紅砂巖的力學(xué)性質(zhì)遭到不同程度的損傷劣化，在0.01 mol/L溶液中，pH值在3、5、7、9、11下的峰值應(yīng)力分別為70.5 MPa、76.4 MPa、85 MPa、78.7 MPa以及72.3 MPa，分別較自然狀態(tài)紅砂巖降低25.8%、19.6%、10.5%、17.2%和23.9%，在0.1 mol/L溶液中，pH值在3、5、7、9、11下的峰值應(yīng)力分別為63 MPa、72 MPa、81.1 MPa、75 MPa以及68 MPa，分別較自然狀態(tài)紅砂巖降低33.7%、24.2%、14.7%、21.1%和28.4%。

4 蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果

4.1 蠕變時(shí)間—應(yīng)變曲線

分級(jí)加載下不同水—巖化學(xué)腐蝕作用后的紅砂巖蠕變時(shí)間—應(yīng)變曲線特征見(jiàn)圖5。從圖中可以看到：不同巖樣在蠕變失穩(wěn)破壞之前均表現(xiàn)出衰減蠕變和穩(wěn)定蠕變兩個(gè)階段，而在破壞應(yīng)力水平下，除了上述兩個(gè)階段，還表現(xiàn)出較為明顯的加速蠕變特征，且酸堿性越強(qiáng)，加速蠕變特征越明顯。在自然狀態(tài)下，紅砂巖歷經(jīng)7次應(yīng)力加載才發(fā)生蠕變失穩(wěn)破壞，對(duì)應(yīng)的蠕變破壞應(yīng)力為75 MPa；而在0.01 mol/L溶液浸泡下，pH值在3、5、7、9、11下的蠕變破壞應(yīng)變分別為65 MPa、65 MPa、70 MPa、65 MPa和65 MPa，除了中性溶液是在第六級(jí)發(fā)生蠕變失穩(wěn)破壞外，其余均在第五級(jí)應(yīng)力發(fā)生失穩(wěn)破壞；在0.1 mol/L溶液浸泡下，pH值在 3、5、7、9、11下的蠕變破壞應(yīng)變分別為 60 MPa、60 MPa、65 MPa、65 MPa和60 MPa，除了中性溶液和弱堿性溶液（pH=9）是在第五級(jí)發(fā)生蠕變失穩(wěn)破壞外，其余均在第四級(jí)應(yīng)力發(fā)生失穩(wěn)破壞；可見(jiàn)，化學(xué)溶液濃度越高、酸堿性越強(qiáng)，對(duì)紅砂巖的腐蝕損傷作用越明顯，試件蠕變變形特征越明顯，加速了試件進(jìn)入失穩(wěn)破壞階段。

4.2 穩(wěn)態(tài)蠕變率

試驗(yàn)得到的不同應(yīng)力水平下穩(wěn)態(tài)蠕變率變化特征見(jiàn)圖6。從圖中可以看到：在低應(yīng)力水平下，紅砂巖的穩(wěn)態(tài)蠕變率較低，隨著應(yīng)力水平的提高，紅砂巖逐漸由硬化作用向損傷作用發(fā)展，穩(wěn)態(tài)蠕變速率逐漸增大，當(dāng)蠕變損傷量達(dá)到一定大小后，穩(wěn)態(tài)蠕變率迅速增加，試件很快便發(fā)生失穩(wěn)破壞；隨著應(yīng)力水平的提高，穩(wěn)態(tài)蠕變率呈冪函數(shù)型增長(zhǎng)，相同應(yīng)力水平下，酸堿性越強(qiáng)，試件的水—巖化學(xué)腐蝕損傷越大，顆粒之間的膠結(jié)聯(lián)結(jié)力越弱，蠕變變形越明顯，因而穩(wěn)態(tài)蠕變速率也越高。

4.3 長(zhǎng)期強(qiáng)度

關(guān)于長(zhǎng)期強(qiáng)度的求取方法有很多，如等時(shí)應(yīng)力—應(yīng)變曲線法、穩(wěn)態(tài)蠕變率法、體積膨脹率法等，但最常用的是等時(shí)應(yīng)力—應(yīng)變曲線法。等時(shí)應(yīng)力—應(yīng)變曲線法是利用不同應(yīng)力水平下相同時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變—應(yīng)力關(guān)系曲線簇的拐點(diǎn)來(lái)預(yù)測(cè)巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度，從而可以獲得不同水—巖化學(xué)腐蝕作用下紅砂巖的長(zhǎng)期強(qiáng)度，見(jiàn)圖7。從圖中可以看到：在0.01 mol/L濃度下，pH 值在 3、5、7、9、11下的長(zhǎng)期強(qiáng)度分別為 47 MPa、50 MPa、55 MPa、52 MPa和49 MPa，分別為短期強(qiáng)度的66.7%、65.4%、64.7%、66% 和 67.8%；在0.1 mol/L濃度下，pH值在3、5、7、9、11下的長(zhǎng)期強(qiáng)度分別為44 MPa、48 MPa、51 MPa、50 MPa和46 MPa，分別為短期強(qiáng)度的 69.8%、66.7%、63%、66.7%和67.6%，紅砂巖在化學(xué)腐蝕作用下的長(zhǎng)期強(qiáng)度僅為短期強(qiáng)度的60%～70%。

4.4 考慮水—巖化學(xué)損傷的蠕變本構(gòu)模型

由于水—巖化學(xué)腐蝕作用對(duì)紅砂巖內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較為明顯的劣化損傷，使得紅砂巖具有黏彈塑性特征，為了更好地反映紅砂巖的加速蠕變變化特征，采用文獻(xiàn)［14］提出的分?jǐn)?shù)階蠕變模型來(lái)描述紅砂巖在水—巖化學(xué)腐蝕作用后的流變特征。該模型建立的分?jǐn)?shù)階蠕變模型包括胡克體εe、黏彈性體εve和黏塑性體εvp，并認(rèn)為總應(yīng)變?chǔ)?εe+εve+εvp，那么紅砂巖的蠕變模型可表示為

式中，σ為應(yīng)力水平，MPa；σs為長(zhǎng)期強(qiáng)度，MPa；E0為彈性模量，GPa；η0、η1為粘滯性系數(shù)；ta為蠕變加速時(shí)間點(diǎn)；t為蠕變時(shí)間，d；Γ(β+1)、Γ(γ+1)為Gamma函數(shù)；β、γ為求導(dǎo)階數(shù)；εa為蠕變加速時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的蠕變應(yīng)變量。

大量的研究表明，當(dāng)加載應(yīng)力小于長(zhǎng)期強(qiáng)度時(shí)，巖石只會(huì)發(fā)生硬化作用，粘滯性系數(shù)是隨蠕變時(shí)間的增加而增大的，而當(dāng)加載應(yīng)力超過(guò)長(zhǎng)期強(qiáng)度后，就會(huì)發(fā)生硬化與損傷雙重作用。隨著蠕變?cè)囼?yàn)的進(jìn)行，損傷作用會(huì)逐漸超過(guò)硬化作用，從而導(dǎo)致試件內(nèi)部的損傷累積，當(dāng)這一損傷累積量達(dá)到蠕變損傷閾值后，試件就會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞。因此，粘滯性系數(shù)應(yīng)該是隨蠕變?cè)囼?yàn)進(jìn)行而逐漸變化的，根據(jù)前人研究成果，在加速蠕變前后的粘滯性系數(shù)滿足如下關(guān)系：

根據(jù)上文分析：穩(wěn)態(tài)蠕變率與應(yīng)力水平呈冪函數(shù)關(guān)系，即有：

通過(guò)式（4）可以計(jì)算得到每一個(gè)pH值對(duì)應(yīng)的應(yīng)力敏感性常數(shù)n，然后可以繪制得到應(yīng)力敏感性常數(shù)n與pH的關(guān)系，見(jiàn)圖8。從圖8中可以看到：應(yīng)力敏感性常數(shù)n與pH之間呈良好的線性關(guān)系，即有：

式中，a，b為計(jì)算常數(shù)；λ為pH值。

將式（5）代入式（3），可得：

再將式（6）代入式（2），即可得到水—巖化學(xué)腐蝕作用下紅砂巖分?jǐn)?shù)階蠕變本構(gòu)模型，該模型可對(duì)不同pH值Na2SO4溶液化學(xué)腐蝕作用下紅砂巖的蠕變變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，即：

針對(duì)本項(xiàng)目提出的考慮化學(xué)損傷的分?jǐn)?shù)階本構(gòu)模型，隨機(jī)選取0.01 mol/L、pH=3以及0.1 mol/L、pH=11兩組試驗(yàn)的最后一級(jí)數(shù)據(jù)，采用最小二乘法對(duì)其進(jìn)行擬合分析并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)圖9。從圖中可以看到：蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)與理論模型的擬合數(shù)據(jù)吻合度較高，其相關(guān)系數(shù)R2均大于0.90，能夠較好地模擬不同水—巖腐蝕損傷作用下紅砂巖的非線性蠕變力學(xué)特征，表明本研究所建立的考慮水—巖化學(xué)損傷的蠕變本構(gòu)模型合理，可用于不同濃度和pH值化學(xué)腐蝕作用下巖石的蠕變變形預(yù)測(cè)。

5 結(jié) 論

巖體處于復(fù)雜的地下水環(huán)境中時(shí)，其力學(xué)性能受到水—巖化學(xué)腐蝕作用會(huì)逐漸減弱，對(duì)于工程和建筑安全帶來(lái)不利影響，由于試驗(yàn)條件有限，本項(xiàng)目?jī)H對(duì)不同濃度和pH值Na2SO4溶液化學(xué)腐蝕作用下紅砂巖蠕變力學(xué)損傷行為進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以此為例來(lái)對(duì)比分析了化學(xué)介質(zhì)濃度和酸堿度對(duì)紅砂巖力學(xué)行為的影響，得出如下結(jié)論：

（1）紅砂巖中方解石、長(zhǎng)石等物質(zhì)在酸堿性溶液中易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶于水的物質(zhì)，從而造成試件內(nèi)部孔隙率增大、完整性降低、聲波速率減??；酸堿性越強(qiáng)、濃度越高，紅砂巖的水—巖化學(xué)腐蝕損傷量越大，具體表現(xiàn)為：酸性溶液＞堿性溶液＞弱酸性溶液＞弱堿性溶液＞中性溶液。

（2）經(jīng)水—巖化學(xué)腐蝕作用后，單軸峰值應(yīng)力較自然狀態(tài)下的紅砂巖最大可降低30%以上，紅砂巖的變形破壞特征也逐漸從脆性向延性轉(zhuǎn)變，酸堿性越強(qiáng)，濃度越高，試件的塑性變形破壞和加速蠕變變形特性越明顯。

（3）穩(wěn)態(tài)蠕變率與加載應(yīng)力呈冪函數(shù)型變化特征，紅砂巖在化學(xué)腐蝕作用下的長(zhǎng)期強(qiáng)度僅為短期強(qiáng)度的60%～70%。

（4）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在分?jǐn)?shù)階蠕變本構(gòu)模型基礎(chǔ)上，建立考慮水—巖化學(xué)損傷的蠕變本構(gòu)模型，通過(guò)模擬分析，驗(yàn)證了該模型的合理性和可行性，可用于不同濃度和pH值化學(xué)腐蝕作用下巖石的蠕變變形預(yù)測(cè)。

（5）為更貼近地下水賦存的真實(shí)狀態(tài)，對(duì)于復(fù)雜混合溶液環(huán)境下水—巖化學(xué)腐蝕損傷力學(xué)行為研究將在今后逐步開(kāi)展。