离子型稀土矿原地浸矿开采过程中,底板基岩(花岗岩)不可避免地会受到稀土浸矿母液的侵蚀,其物理力学特性将发生一定程度改变,对稀土矿边坡的长期稳定构成安全隐患。为充分了解稀土浸矿母液作用下花岗岩的微细观结构演化对其物理力学特性及破裂行为的影响,本文依托国家自然科学基金项目,选取了赣南地区某离子型稀土矿的花岗岩为研究对象,采用稀土浸矿母液开展0~150天的浸泡试验。通过基本物理参数测量、微细观检测、力学试验和声发射监测等方法,对比研究了不同浸泡时间下花岗岩的微观形貌和孔隙结构,揭示了花岗岩与浸矿母液之间的化学反应机制,在此基础上分析了花岗岩力学特性及声发射特征的演化规律。主要研究成果如下: (1)浸矿母液侵蚀作用导致花岗岩矿物发生显著蚀变:长石类矿物表面颜色由灰色渐变为淡黄色,黑云母表面形成溶蚀孔洞;浸矿母液中持续析出粉末状颗粒,浸泡60天后逐渐出现白色絮状沉淀。花岗岩物理性质变化呈现阶段性特征:质量损失率和波速衰减率和孔隙率在0~30天快速上升,30~60天增速减缓,60~150天缓慢下降。 (2)浸泡过程中矿物溶蚀导致试样表面逐渐形成蜂窝状溶蚀孔隙和裂纹网络,小、中孔隙比例递进式增长;而次生矿物的吸附沉淀导致中孔隙占比减少,微孔隙和小孔隙占比增加。浸矿母液对花岗岩矿物的选择性侵蚀主要沿晶格缺陷发生,表现为黑云母表面出现溶蚀孔洞和长石类矿物晶间裂纹扩展。 (3)花岗岩峰值应力、弹性模量和抗拉强度在0~60天显著下降,60~150天有所回升,而峰值应变呈相反趋势。浸矿母液侵蚀作用显著降低花岗岩损伤应力和峰值应力,σ_cd/σ_p值和裂纹稳定扩展阶段占比减小,非稳定扩展阶段占比增大。 (4)浸矿母液侵蚀作用下花岗岩内部缺陷增加,裂纹闭合阶段的局部变形特征更为显著,整体变形程度增大,剪切破裂倾向性增强,并伴随岩石剥落现象。持续累积的化学损伤导致花岗岩振铃计数从阶段性递增转为不稳定性突增,b值主要在1.0-1.5范围内波动,“破裂前兆点”对应的应力值随浸泡时间先显著降低后回升。 (5)浸矿母液侵蚀作用加速了花岗岩裂纹扩展形式的转变,表现为AF值更快达到峰值,RA值变化更为活跃且急剧上升的持续时间延长。在浸泡0~60天时,花岗岩由轴向贯穿破坏向斜向剪切破坏转变,剪切裂纹占比明显增加;在浸泡60~150天期间,拉剪裂纹占比趋于稳定,破坏面主要分布于两侧,伴随大量次生裂纹和片状剥落。