1.矿物成分
多样性的矿物其热膨胀系数是不同的,并且具有热膨胀各向异性特征。而组成矿物的不同晶体颗粒因其结构不同所产生的晶格能也有所差异。不同性质的矿物在温度及溶液作用下其物理、化学变化的差异性导致矿物成分及结构的改变。矿物颗粒的接触状况对裂纹演化起着重要作用,在不同矿物颗粒之间热应力及溶浸程度不同,导致裂纹扩展需要的能量不同,从而在矿物骨架内部产生了不同尺度和规模的裂纹。由此可以看出,矿物成分在很大程度上影响着岩石内部裂纹的产生及扩展。
2.胶结情况
在成岩期间,岩石矿物颗粒之间起黏结作用的化学沉淀物质称为岩石胶结物。主要胶结物为硅质(石英等)、碳酸盐矿物(方解石、白云石等),其次是铁质(赤铁矿、褐铁矿等),有时可见硫酸盐矿物(石膏、硬石膏等)、沸石类矿物(方沸石、浊沸石等)、黏土矿物(高岭石、水云母、绿泥石等)。胶结物通常附着于原生层理面或岩石内部孔裂纹之中。胶结物的组成成分及胶结程度决定了胶结物的强度。而岩石的强度很大程度上取决于胶结物所占的比例及其矿物成分。胶结物所占的比例越大,则胶结物强度对岩石强度的影响越大。
3.矿物颗粒尺度及形状
岩石强度很大程度上取决于矿物颗粒的尺度。当颗粒尺度较小时,颗粒间接触的表面积大,岩石的强度也大,反之亦然。所以结构致密、内部少胶结物的钙芒硝试件不易破裂。此外,矿物颗粒的外部几何形状对裂纹的产生与扩展也有一定的影响。在矿物颗粒特殊的几何形状点,如接触点、尖角等处易引起应力集中,从而使得裂纹产生与扩展。很多裂纹起裂位置便是矿物颗粒的尖角。
4.岩石的孔裂纹结构(www.daowen.com)
矿物岩石内存在很多连通、封闭的孔裂纹,岩石内部的孔裂纹结构在很大程度上制约了其强度及内部裂纹扩展的趋势。较大孔裂隙结构可以容纳固体的变形,从而抑制裂纹的产生与扩展。
5.溶液温度与浓度
岩样的尺寸是不变的,由于热传导作用,试样由表及里的温度分布具有一定的差异性,这必将引起岩石应力集中及分布的不同,进而影响岩石裂纹的产生与扩展。此外,溶液浓度在很大程度上影响可溶矿物的溶解,从而影响了溶解裂纹通道的产生,即影响岩石裂纹的产生与扩展。
6.物理、化学反应
在盐溶液中,钙芒硝及石膏内部发生复杂的物理、化学变化。钙芒硝内部的蒙脱石、伊利石遇水膨胀,CaSO4遇水形成石膏,体积增大30%,Na2 SO 4为可溶矿物,当溶液浓度较低时极易溶解。因此,钙芒硝内部矿物的成分及结构发生较明显变化,从而影响岩石内部裂纹的产生与扩展。
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