升温/降温速率对花岗质岩石热力风化影响的细观研究－以泰山附近4处千年摩崖石刻为例

温度对岩石力学行为的影响是工程地质学、岩石力学、文物保护等领域的重要课题，但很少涉及温度变化速率对岩石热力学效应的影响。温度变化是岩石热力风化的最直接驱动力，而岩石中矿物颗粒的非均匀性和各向异性是导致岩石热破裂的物质基础。以泰山附近4处千年摩崖石刻为1:1风化试验现场，本项目拟在现场和实验室开展升温/降温环境（如昼夜循环、阴晴变化、阵风、骤雨等）下的"热力风化"人工试验，利用高精度的岩石温度数据来分析岩石热梯度，从矿物颗粒尺度来刻划花岗质岩石（花岗岩、闪长岩等）热力风化的机制。利用人工风化试验和细观数值模拟中的多元信息，揭示升温/降温速率对岩石物理力学特性和热破裂的影响规律，提出升/降温速率与岩石热梯度、热应力及热破裂之间的定量描述方法和经验公式。有关成果不仅可为石质文物的防风化提供依据，还有望为核废料地下处置、地热开采、火烧储层采油、地下低温储存等领域的热破裂研究提供参考。

岩石力学行为的温度效应是岩石力学、工程地质学、石质文物保护等领域的重要课题，但已有研究很少涉及温度变化速率对岩石热力学效应的影响。温度变化是岩石热力风化的最直接驱动力，而岩石中矿物颗粒的非均匀性和各向异性是导致岩石产生热破裂的物质基础。以泰山附近4处千年摩崖石刻为1:1风化试验现场，本项目在现场和实验室开展了升温/降温环境（如昼夜循环、阴晴变化、阵风、骤雨等）下的“热力风化”人工试验，利用高精度的岩石温度数据来分析岩石表层的热梯度和热应力，从矿物颗粒尺度来刻划花岗质岩石（花岗岩、闪长岩等）热力风化的机制。利用人工风化试验和细观数值模拟中的各类信息，初步分析了升温/降温速率对岩石物理力学特性和热破裂的影响规律。有关成果不仅可为石质文物的防风化提供依据，还有望为核废料地下处置、地热开采、火烧储层采油、地下低温储存等领域的热破裂研究提供参考。