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Heydarian, P., Asef, M. R., Hamidi, J. K., & Talkhablo, M. (2024). The relationship between mechanical properties and mineralogical composition of some sedimentary rocks. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 57(4). https://doi.org/10.1144/qjegh2024-069
研究亮点
● 矿物成分对岩石力学性质的显著影响：研究发现，岩石的矿物组成，尤其是石英和长石的含量，与其力学性能存在显著关联。石英含量的增加通常会提高岩石的抗压强度，而长石含量的增加则对抗压强度产生负面影响。这一发现为工程应用中不同岩石的选择和处理提供了依据。
● 石英与岩石硬度和抗剪强度的正相关性：研究表明，石英含量的增加不仅提高了岩石的硬度（如Schmidt回弹值），还与岩石的抗剪强度呈正相关关系。这一结果对理解沉积岩在不同工程条件下的表现具有重要意义，特别是在高石英含量的岩石更适合需要高强度的工程环境中。
● 长石含量对岩石的负面力学影响：长石的脆弱性和易风化性使其对岩石的抗拉强度、抗压强度等力学性质产生负面影响。长石的解理面和微裂纹增加了结构上的弱点，这一现象在沉积岩中尤为明显。此发现强调了在选择岩石材料时考虑其成分和潜在弱点的重要性。
● 岩石磨蚀性与矿物成分的关系：使用Cerchar磨蚀指数（CAI）进行测试表明，岩石的磨蚀性受到其表面硬度和矿物成分的影响，尤其是石英含量的增加会显著提高CAI。这一发现对于预测工具磨损以及TBM（隧道掘进机）等工程设备的寿命具有重要意义。
● 石英/长石比值对岩石力学性能的影响：石英/长石比值（QFR）对岩石的抗压和抗拉强度具有直接的正相关影响，特别是在高石英含量的沉积岩中更为显著。研究指出，通过调整矿物比例，可以优化岩石的力学性能，从而满足不同工程需求。
编者按：沉积岩在工程中的应用广泛，但其力学性能却往往难以掌控。今天这篇文章，就像是为我们打开了一扇窗，让我们窥探到岩石力学性能的“幕后推手”——矿物组成与结构特征。这项研究通过对石英、长石等成分的精确分析，揭示了矿物成分如何影响岩石的抗压、抗拉强度以及磨蚀性。特别值得注意的是，石英的增多不仅增强了岩石的硬度和强度，也提高了磨蚀性，这对工程中工具磨损的预测有着实际指导意义。
这篇文章不仅用数据支撑了工程选材的科学性，更让我们反思，在地质工程中，选择材料绝不只是看表面那么简单。理解矿物成分如何塑造岩石的力学特性，这不仅是材料选择的基础，更是工程项目成败的关键。
岩石的矿物“密码”被一层层揭开，也让我们看到，每一块沉积岩都在诉说着地质和时间的故事。理解这些故事，正是科学的精髓。
摘要：岩石材料的物理和力学性质与其矿物组成和结构特征有显著关联。因此，深入理解矿物组成在沉积岩工程行为中的作用至关重要。为此，必须对岩石的基质和骨料进行全面分析，以获得这一方面的深入见解。
本研究的主要目标是探讨某些沉积岩矿物成分与力学性质之间关系的复杂程度。本文分析了来自伊朗不同地区的多种沉积岩样品，并对这些样品进行了单轴抗压强度、抗拉强度、Schmidt回弹硬度以及Cerchar磨蚀指数的测试。通过线性和多变量回归分析描述了这些性质与矿物组成之间的关系。研究明确确立了特定力学参数与矿物组成之间的显著相关性。此外，研究结果还突出显示了各参数的相对重要性，其中一些参数比其他参数更为关键。
背景：本研究关注沉积岩的力学和物理性质与其矿物组成及结构特征之间的关系。了解这一关系对于工程中沉积岩的选择和应用具有重要意义，尤其是在需要高强度和特定硬度的环境下。通过深入探究矿物成分对岩石行为的影响，研究为地质工程中的岩石选择提供了科学依据。
结果解读：研究结果显示，岩石中石英含量的增加通常会提高抗压强度和硬度，而长石含量的增加则对这些性能产生负面影响。此外，石英含量较高的岩石具有较高的磨蚀性，这对于工具磨损的预测具有现实意义。研究还发现了矿物成分和力学性能之间的显著相关性，并指出了石英/长石比值对抗压和抗拉强度的关键影响。
要点问答
原文请查阅 Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology。
原文链接：https://doi.org/10.1144/qjegh2024-069
■ QJEGH 目录：2024年第2期（Volume 57, Issue 2, May 2024）
