裂隙作为影响工程岩体整体强度的主要因素,其剪切特性的微小变化都有可能导致工程岩体发生失稳或者破坏,一旦地下水或者雨水沿着裂隙渗入到岩体内部,这将会加速岩体整体强度的劣化过程,进一步缩短工程岩体的使用寿命。因此开展水化学作用对裂隙直剪力学特性影响的试验研究非常必要。本文以自然界中广泛存在的灰岩为研究对象,采用劈裂方式获得灰岩裂隙试件,之后将灰岩裂隙试件浸泡在不同pH值的Na₂SO₄溶液中,按浸泡时间的不同,将浸泡后的灰岩裂隙试件分批次取出进行试验。首先,利用OKIO-300型岩石表面三维激光扫描仪,获取了浸泡前后灰岩裂隙表面的三维形貌参数,通过对比分析可以得出水化学作用降低了灰岩裂隙表面起伏度和粗糙度的结论,即水化学作用使灰岩裂隙表面变的更加光滑;其次,利用RDS-200型岩石直剪仪对浸泡后的灰岩裂隙进行了不同法向载荷条件下的直接剪切试验,试验结果表明,灰岩裂隙粘聚力下降百分比、内摩擦角下降百分比均随着浸泡时间的增大而增大,粘聚力下降百分比与浸泡时间具有很好的对数关系,内摩擦角下降百分比与浸泡时间具有很好的指数关系。通过分析灰岩裂隙剪切参数劣化程度与溶液中矿物离子浓度之间的关系,可以得出灰岩裂隙粘聚力和内摩擦角下降百分比均与溶液中析出的矿物离子浓度具有很好的指数关系。最后,将灰岩裂隙粘聚力和内摩擦角下降百分比随浸泡时间的变化关系式带入摩尔库伦强度准则,可以得到水化学作用后灰岩裂隙剪切强度经验公式。