反应活性越高越稳定

6.1.2　试验结果分析

1.岩—酸性溶液的反应过程

图6.1为4个岩样在酸劣化试验中pH值随腐蚀时间变化的关系曲线。

为研究岩样与酸的反应速率，每间隔一段时间选取一个循环进行分析。本书取第2次、第11、第23次循环，观察岩样与酸的反应过程及反应速率。

由图6.1（b）至图6.1（d）均可看出，岩样在浸泡初期与酸反应强烈，pH值升高很快，且升高幅度大。随着循环次数的增加，反应速率逐渐降低。以岩样yg3为例，图6.1（c），溶液的pH值由第2次循环的7.4变为第23次循环的3.98，说明酸溶液中的H＋离子随着循环次数的增加不能完全被消耗。反应趋于稳定后的溶液，由一开始呈弱碱性变为呈酸性。

图6.1（a）中这种pH值的变化规律则不是很明显，这主要是因为pH值为1的强酸溶液对岩样yg1的腐蚀作用强烈，在岩样中形成较多的次生大孔隙，为酸进入岩样内部继续反应提供了通道和空间。

2.岩石波速衰减过程分析

在试验过程中，我们对岩石的波速进行测试，图6.2为4个岩样在酸劣化试验中波速随循环次数变化的关系曲线。由图可知，随着反应的进行，4个岩样的波速均降低。这说明酸与岩样发生反应，改变了岩体原有的物质结构，产生了次生孔隙，从而使波速降低。

3.岩样的吸水性及质量的变化规律

图6.3为4个岩样在酸劣化试验中质量随循环次数变化的关系曲线。由图6.3可知，浸泡在pH值为1和2的溶液中的岩样yg1、yg2质量损失显著，其中yg1质量损失了31.54g，质量损失率为6.55%，yg2损失了7.95g，质量损失率为1.68%。而浸泡在pH值分别为3和4的溶液中的岩样yg3、yg4质量损失不太明显，分别为1.33g和0.44g，质量损失率分别为0.28%和0.09%。

由图6.4也可看出岩样中次生孔隙呈缓慢增多的趋势。尤其是岩样yg1，随着循环次数的增加，次生裂隙发育，吸水率上升幅度很大，岩样yg2次之，yg3及yg4则上升幅度较小。

随着试验的进行，岩样yg1的表面结构变得松散，岩样顶部破坏尤为严重，砂岩颗粒脱落，表面次生裂隙发育。岩样与酸的反应强烈程度与硫酸溶液pH值密切相关，酸性越强，反应生成的次生孔隙越多。

4.岩样单轴抗压强度

长石石英砂岩中造岩矿物（如长石、方解石）的溶解势必引起岩样抗压强度的降低。岩样强度的降低与试验过程中生成的次生矿物的性质有关，还与酸溶液的pH值有关。但由于本次试验中选取的岩样不均匀，试验结果具有一定的离散性，pH值对强度的影响没有明显的线性关系。但试验后岩样的抗压强度与新鲜岩样相比有明显的下降。各岩样的抗压强度值见表6.2。

图6.1　样品与酸反应过程曲线

图6.2　样品劣化过程中波速的变化曲线

图6.3　岩样质量损失过程曲线

图6.4　岩样吸水率变化曲线图

表6.2　岩样单轴抗压强度

5.微观结构分析

考虑到酸对岩样内外结构的影响程度不同，分别取岩样表层及岩心部位进行电镜扫描，分析岩样与酸反应后微观结构的变化（图6.5）。

由图6.5可知，酸腐蚀后的岩样表层微观结构遭到了破坏，颗粒间的胶结物质被溶蚀，表层结构松散。尤其是受到强酸腐蚀的岩样yg1和岩样yg2，表面颗粒脱落，次生裂隙发育。微观结构的变化与酸性的强弱具有很强的相关性，酸性越强，岩石结构越破碎，次生孔隙越多。岩样yg1表面肉眼可观察到几条次生裂隙，yg2在扫描电镜下也可看到微裂隙发育，而yg3和yg4主要发育次生孔隙。

对比岩样表层及内部的微观结构可知，岩样内部结构较完整，说明酸对岩样的破坏是由表及里依次进行的。