岩土体受化学溶液侵蚀作用后，矿物颗粒间连接被削弱，或矿物颗粒晶格被腐蚀，使得岩土体物理力学性质变异。自然界中岩石（体）的破坏，往往是由于环境水腐蚀和机械疲劳两种因素联合作用引起的。水腐蚀或水化学作用对材料腐蚀作用机制包括水解作用、溶解作用、离子交换作用、温度作用、压力的影响；而在载荷作用下，在原有微裂隙或微孔洞存在的基础上，岩石矿物颗粒或晶体边界会有新的微裂纹或空穴形成，称之为微结构损伤，在循环载荷作用下，这些微结构损伤逐步累积，从而使得材料强度弱化。

循环载荷及水溶液化学侵蚀，往往会造成重大工程事故，史上著名的意大利Vajont坝肩滑坡与法国Malpasset拱坝溃坝事故即典型案例。而自然界中，由于雨水入渗所致的滑坡、崩塌、泥石流等工程地质灾害，更是时有发生。在利用溶解建造技术进行盐岩溶腔油气储库建造过程中，属易溶性质的氯化钠或硫酸钠会根据溶液浓度的高低进行快慢不等的溶解，而难溶性的石膏及钙芒硝夹层则会长期持续地浸泡在盐溶液中，直至一定力学条件下的失稳垮塌。由于很难溶解，这些夹层不仅影响着整个盐岩溶腔的建造进程，而且关系到层状盐岩溶腔运营的安全稳定。因此，非常有必要研究这些夹层在这一特殊条件下的力学特性。

采用控制溶解的方法，在层状盐岩矿床中进行油气储库建造，腔壁岩体长时间浸泡在不断循环的盐溶液中。尽管循环条件下，对流对溶液浓度分布有一定影响，但是由于重力作用，盐溶液在腔体内不同高度仍会存在浓度差异。其中，腔体下部溶液浓度高，腔体上部溶液浓度低。难溶夹层可能会经历各种不同浓度盐溶液的浸泡。为此，在实验室进行了饱和与半饱和两种盐溶液浸泡条件下石膏的单轴压缩力学特性试验。试验石膏试样取自山西西山石膏矿床，该矿床属海相沉积型矿床，位于山西台背斜沁水台凹中。含矿岩系为下奥陶统马家沟组海相沉积碳酸盐岩建造，矿石类型以普通石膏为主，致密块状构造，粒状、片状结构。试验结果见表3-13。

表3-13　不同方案下石膏岩单轴压缩试验结果(www.daowen.com)

单调单轴压缩试验结果比较稳定，强度结果偏差小于8%；但在干试件反复加卸载及盐溶液浸泡作用下，3个试件结果偏差较大，接近35%～40%。一方面表明了循环载荷作用方式及盐溶液浸泡作用对石膏岩力学特性的影响较大，另一方面也反映了试件个体差异在特殊条件下的突出表现。在石膏岩试件中，常含有纯度极高（＞95%）的纤维状石膏，其厚度薄（＜2 mm），呈一定方位的面状展布，从而构成了强度较低的微结构面，在反复载荷或盐溶液浸泡作用下，极易错动失稳。这也正是反复加卸载及盐溶液浸泡作用试件结果存在一定离散的原因所在。

在相同的反复加卸载条件下，3组不同干湿状态试件的强度与变形表现出一定的差异。干试件的平均峰值强度为12.3 MPa，在饱和与半饱和盐溶液中浸泡之后，强度平均值分别为13.2 MPa和12.2 MPa。从结果上看，在盐溶液浸泡之后，石膏的强度并没有降低，在饱和盐溶液中浸泡之后强度甚至还略有升高。这一结果不同于其他岩石，如砂岩、灰岩等，在水中浸泡之后由于孔裂隙充水，有效应力降低，由于水化学侵蚀，强度下降。这主要由石膏自身的晶体结构所决定。纯度较高的石膏岩结构十分致密，孔裂隙极不发育，加之在水中的溶解度很低（在常温20℃条件下，CaSO4·2H 2 O在水中溶解度为2.05 g/L），在一定浓度的盐溶液中其溶解度更低。致密结构阻隔了盐溶液的浸入，水分子很难进入到石膏晶体间空隙处；加之CaSO 4·2 H 2 O自身的稳定结构，即使有少量溶液浸入试件内部，也不会与NaCl盐溶液发生离子交换化学反应。因此，在盐溶液中浸泡之后的石膏强度基本不变。在饱和与半饱和盐溶液中浸泡后会产生不足10%的强度差异，为个体差异所致，与溶液浓度关系不大。

从峰值应力对应的应变来看，在盐溶液中浸泡之后的石膏试件变形大于干试件。在相同加载方式下，干试件极值强度对应的应变为0.19%，而在饱和与半饱和盐溶液中浸泡试件的变形高达0.33%～0.47%，增幅达73%～147%。同时，在饱和与半饱和盐溶液中浸泡之后，石膏试件在反复加卸载作用下的弹性模量（平均值）相应降低。相同加载方式下，干试件弹性模量为6.6 GPa，而在饱和与半饱和盐溶液中浸泡之后，其弹性模量分别为4.5 GPa和2.8 GPa，降幅分别达31.8%和57.6%。在半饱和盐溶液中浸泡之后的降幅大于在饱和盐溶液中。这表明了溶液浓度对石膏变形特性有一定影响。