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Zhu, S., Wu, L., Zuo, Q., Jia, L., Liu, G., & Pan, D. (2024). Influence of wet–dry cycles on the disintegration characteristics of Cretaceous siltstone, China. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 57(4). https://doi.org/10.1144/qjegh2024-029
研究亮点
● 干湿循环加速粉砂岩崩解：实验结果显示，随着干湿循环次数的增加，白垩纪粉砂岩逐渐发生崩解，从大块碎裂成小块，且表面裂隙不断扩展，说明湿干交替环境显著加速了岩石的崩解过程。
● 微观结构变化导致崩解：干湿循环对粉砂岩的微观结构造成了显著影响，包括裂隙和孔隙的增多，这些结构性变化进一步导致岩石的整体性丧失，增强了其崩解特性。
● 矿物溶解损失加剧结构弱化：通过溶液离子浓度测试，发现矿物质在干湿循环过程中持续溶解，尤其是钙和钠等离子浓度显著增加，表明矿物溶解损失导致了颗粒之间的粘结力减弱，加速了崩解。
● 崩解参数多样性分析：研究通过多种崩解参数（如崩解比、崩解抗力指数和颗粒分布熵等）对粉砂岩崩解特性进行了系统分析，发现各参数能够从不同角度揭示岩石崩解的具体特征，为多层次评估崩解行为提供了参考。
● 工程控制建议：文章建议从排水与隔热角度对粉砂岩进行工程预防和控制措施，以延缓崩解过程。具体包括在坡顶设排水沟、在坡面钻排水孔、覆盖防晒网和绿化护坡，以减少岩体与外界环境的接触，保持坡体稳定性。
编者按：本文将我们带入了一个动态的地质环境——干湿循环对粉砂岩崩解的影响。作者通过干湿循环实验、微观结构分析和矿物溶解测试，剖析了白垩纪粉砂岩如何在湿干交替条件下逐步崩解。文章揭示了裂隙扩展、矿物溶解等一系列微观变化如何在外力驱动下逐步破坏岩体的整体性，形成了崩解的链式反应。
此外，作者为工程防护提出了切实可行的建议：及时排水、设置隔热网、进行绿化等措施，这些建议看似简单，却是基于深层崩解机制的实践之道。这样一篇研究不仅扩展了我们对粉砂岩崩解机制的理解，也提醒我们面对地质灾害时，微观细节往往是解决宏观问题的关键。
这篇文章不仅给地质灾害防治提供了理论依据，还让我们看到，在长期自然作用力面前，哪怕是坚硬的岩石也会逐渐失去稳定性。这就是地质研究的魅力：揭示在宏大地质循环中微小而持续的力量。
摘要：白垩纪粉砂岩广泛分布于宜昌地区，属于一种软岩，具有强度低、遇水易软化和崩解的特性。为更好地理解干湿循环对白垩纪粉砂岩崩解特性及机制的影响，进行了系列岩石崩解实验。实验包括样本的微观结构分析和溶液离子浓度测试。
实验结果显示，随着干湿循环次数的增加，白垩纪粉砂岩逐渐破裂并崩解，较大的碎片逐渐转化为较小的颗粒。微观结构分析表明，连续的干湿循环改变了样本的微观结构，导致新的微裂隙和孔隙的形成。溶液离子浓度测试结果显示，在样本浸泡过程中发生了显著的矿物溶解损失。此外，对多种崩解参数的比较分析表明，每个指标侧重于白垩纪粉砂岩崩解特性的不同方面。因此，采用多重指标方法可以从多角度对白垩纪粉砂岩的崩解特性进行验证和评估。
最后，基于实验结果，文章对干湿循环条件下白垩纪粉砂岩的崩解机制进行了简要描述和总结，并结合其崩解机制，从防水和隔热的角度提出了工程预防和控制措施，包括及时排水和减少热接触，以供参考。
背景：基于宜昌地区广泛分布的白垩纪粉砂岩，分析其在湿干交替环境下的崩解特性。宜昌地区气候湿润，降水丰富，加上粉砂岩本身的低强度和易崩解特性，长期的干湿循环导致岩石崩解，对坡体稳定性构成威胁。研究试图揭示干湿循环对白垩纪粉砂岩微观结构和矿物溶解的影响，以解释崩解机制并为岩体防护提供理论依据。
结果解读：研究发现，干湿循环导致粉砂岩的微观裂隙和孔隙显著增加，随着循环次数的增加，崩解特征愈发明显。微观结构的变化主要表现为新裂隙和孔隙的产生以及原有裂隙的扩展，最终导致样本结构完整性的丧失。同时，溶液离子测试表明，钙、钠等矿物在干湿循环中发生了明显的溶解损失，这一过程进一步削弱了颗粒间的粘结力，加速了崩解。各种崩解参数的变化曲线也表明，随着干湿循环次数的增加，粉砂岩的崩解速度显著提高，最终达到稳定状态。
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/qjegh2024-029
■ QJEGH 目录：2024年第2期（Volume 57, Issue 2, May 2024）
