Question

水对岩体的化学作用

Answer 1

水对岩体的化学作用主要包括地下水与岩体之间的离子交换、溶解作用、水化作用、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用、沉淀作用及超渗透作用等。

地下水与煤岩体的离子交换是由物理力和化学力吸附到煤岩体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交换过程。地下水与煤岩体之间的离子交换经常是：富含Ca和Mg离子的地下水在流经富含Na离子的煤岩体时，水中的Ca或Mg离子置换了煤岩体中的Na离子，一方面水中Na离子的增加使天然水得到软化，另一方面新形成的煤岩体中富含了Ca和Mg增加了煤岩体的孔隙度和渗透性能。地下水与煤岩体之间的离子交换使得煤岩体结构改变，从而影响煤岩体的力学性质。

水化作用是渗透水浸入矿物结晶格架中或水分子附着到可溶性岩石的离子上，使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变，减少岩土体的内聚力。氧化还原作用是一种电子从一个原子转移到另一个原子的化学反应。氧化过程是被氧化的物质失去自由电子的过程，而还原过程则是被还原的物质获的电子的过程。氧化作用发生在潜水面以上的包气带，氧气可从二氧化碳中得到补充，在潜水面以下的饱水带氧气耗尽，在同种条件下氧气在水中的溶解度比在空气中小得多，因此，氧化作用随着深度增加而减小，还原作用随深度增加而逐渐增强。地下水与岩土体之间发生的氧化还原作用，既改变着岩土体中矿物组成，又改变着地下水的化学组成及侵蚀性，从而影响岩土体的力学特性。

水解作用是地下水与岩土体物质中的离子之间的一种反应，若岩土体中的阳离子与地下水发生水解作用，则地下水中氢离子的浓度增加，增大了岩土体的酸度；若岩土体中阴离子与地下水发生水解作用，则使地下水中的氢氧根离子浓度增加，增大了水的碱性。水解作用一方面改变着地下水的PH，另一方面也使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。