高压开放流动体系中方解石和蒙脱石的溶解试验研究

摘要: 水-岩（土）化学作用（CWRI）在降雨诱发的滑坡孕育过程中具有特殊意义，一方面雨水溶蚀作用会对岩土体造成损伤，另一方面会生成大量次生黏土矿物。溶蚀损伤和次生黏土矿物在滑面的富集致使滑面抗剪强度降低，是滑面形成的主要原因。本文利用高压开放流动体系模拟滑面所处的力学化学环境，以滑面常见矿物——方解石和蒙脱石为例，研究滑面矿物溶蚀反应的速率和控制因素，从而揭示滑面形成机理及其过程动力学/力学化学效应。实验结果显示：1）矿物溶蚀速率随着压力的增大而增大，但不同矿物对于压力的响应不同；2）随着溶液的pH值降低，H+活度逐渐增大，矿物溶溶蚀速率显著增加；3）矿物溶蚀的流速效应十分复杂，与压强、pH和矿物种类均有关；4）矿物溶蚀时并不满足化学计量关系。上述实验结果揭示：滑面上溶蚀作用与土体的损伤和滑面强度的演化紧密相关，滑面深度、矿物种类以及地下水的酸碱度共同决定着滑面上矿物溶蚀速率和转化特点。滑面深度的增加或易溶蚀矿物的增加，加速滑面的的形成过程。地下水的酸度增加会加速水-岩反应速率，从而加快滑面强度降低的速度。