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岩体裂隙的溶蚀现象广泛存在于自然过程和工程实践,重力对溶蚀过程具有重要作用。可视化观测技术是研究粗糙裂隙溶蚀机理的关键手段,然而传统的可视化技术存在裂隙粗糙壁面难以复制、溶蚀过程难以实时观测等问题。通过自主研发的粗糙裂隙溶蚀过程可视化试验平台,开展了垂直裂隙和水平裂隙在4种流量条件(0.05,0.1,0.3,1 mL/min)下的溶蚀可视化实验,研究了重力效应对溶蚀模式和溶蚀形态的影响,采用分形维数量化了不同溶蚀模式的形态学特征,最终确定了不同佩克莱数(Pe)条件下的突破时注液量。试验结果表明：在Pe≤62.1范围内,重力效应对溶蚀模式具有重要影响,垂直裂隙中的溶蚀发育为浮力主导模式和通道模式,重力效应将诱发单一、集中的溶蚀通道;而水平裂隙则统一发育为开度演变均匀、宽度较大的通道,即经典的虫洞溶蚀模式;在Pe数较大时(Pe=207.0)时,垂直裂隙和水平裂隙中的溶蚀均发育为均匀溶蚀。试验结果还证实了垂直裂隙更易发育为贯通的溶蚀通道,从而加速溶蚀突破;Pe=20.7时为最优注入条件,垂直裂隙的突破时注液量最小。在此条件下,垂直裂隙的突破时注液量仅为水平裂隙的1/4。建议重点关注重力效应对... 相似文献
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综合考虑土下界面过程对溶蚀速率的影响,不仅有助于客观评价不同土地利用下土壤溶蚀速率的差异及其控制因素,也有助于判别特定气候条件下区域或流域尺度的现代岩溶作用与碳循环强度。在云南石林世界地质公园,选择近原生滇青冈林(密枝林地)、云南松林地(人工辅助恢复林)、荒草地、石漠地等4种土地利用类型及不同界面开展为期2年的标准溶蚀试片(试片为圆形,直径40 mm,厚约3 mm)试验研究,同步测定土壤理化性质、水分、土壤CO_2。结果表明石林不同土地利用土下(土壤界面)平均溶蚀量为82.3 mg/a,最大年溶蚀量位于密枝林土下50 cm,达285.7 mg/a,最小年溶蚀量位于石漠地土下10 cm,为17.4 mg/a。总体上,土下年平均溶蚀量从大到小依次为密枝林地(182.6 mg),荒草地(76.4 mg),云南松林地(46.5 mg)与石漠地(23.8 mg)。土岩界面附近土下年溶蚀量为17.7～68.8 mg/a,均值为44.7 mg/a,从小到大依次为灌丛稀疏林(17.7 mg),石漠地(47.6 mg)与荒草地(68.8 mg)。土根界面附近土下溶蚀量为43 mg/a。土下溶蚀量要大于岩面溶蚀量,密枝林土下溶蚀量远远大于其它三种土地利用类型,荒草地和密枝林土下溶蚀量随土壤深度均呈现增加的趋势,尤其是后者的增幅相当显著,说明随着植被的正向演替可极大地促进岩溶作用的进行,提高碳酸盐岩溶蚀速率。石漠地岩土界面溶蚀速率约为岩面或正常土下溶蚀速率的2倍,为石柱水平土蚀凹槽的形成提供了岩溶作用动力学证据。利用密枝林地(原生性植被样本)土下溶蚀速率推断,石林形成鼎盛期的土下溶蚀速率为35.1～46.8 mm/ka。 相似文献
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重庆中梁山碳酸盐岩溶蚀速率对季节的响应研究 总被引：2，自引：2，他引：0
在重庆市中梁山岩溶槽谷,选取林地、园地、耕地和菜地4种不同土地利用类型,通过野外下三叠统嘉陵江组白云质灰岩石试片的溶蚀试验分析不同土地利用方式下溶蚀速率对季节的响应关系。结果表明:不同土地利用方式将造成土壤性质发生不同的变化,进而对岩石的溶蚀速率产生明显的影响。但无论是从夏半年还是从全年来看,试片的溶蚀速率的大小变化均表现为:林地>菜地>耕地>园地。夏半年在全年的试片溶蚀作用过程中贡献较大,其绝对溶蚀量占全年比例都大于50%;除林地、菜地和园地土下50cm试片外,其余试片的夏半年溶蚀速率都大于全年溶蚀速率。究其原因,主要是由于夏半年气温高,降水量大,使土壤中CO2和水分等增加,从而有利于岩溶作用的进行 相似文献
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亚高山不同植被类型区的雨季岩溶溶蚀速率研究 总被引：6，自引：0，他引：6
关于岩溶溶蚀速率,前人在研究中肯定了岩溶区内CO2浓度的时空变化对溶蚀速率的驱动作用,然而不同的植被条件产生的土壤理化性质差异和变化对溶蚀速率的方向和强度也具有较大的影响.通过野外溶蚀标准试片法,测试得出重庆金佛山岩溶区碧潭泉和水房泉两泉域4种典型植被类型下的5个测试点的雨季绝对溶蚀量和平均面积溶蚀量.测试结果表明不同植被条件甚至同一植被类型下不同海拔下岩溶区石灰岩标准试片的溶蚀速率都存在较大差异,5个测试点溶蚀量由大到小依次为水房泉竹林地、水房泉林地、水房泉草地、碧潭泉林地、碧潭泉灌草丛.通过测试点的土壤基本理化性质分析得出以下结论:在研究区研究时间内的降雨量、温度差异的基础上,除了土壤CO2浓度,土壤有机质也是控制金佛山两泉域岩溶速率的主要因素之一. 相似文献
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采用标准溶蚀试片法,研究典型岩溶断陷盆地内不同海拔高度区域(中山区、平坝区和河谷区)6种土地利用方式下(弃耕地、草地、灌木地、松树林地、柏树林地及其他林地)的试片溶蚀速率,并分析其影响因素.结果显示:土下0–60 cm的试片平均溶蚀速率按大小排列顺序为:松树林地((3.98±0.41)mg·cm–2·a–1)>草地((3.59±0.45)mg·cm–2·a–1)>弃耕地((3.16±0.42)mg·cm–2·a–1)>灌木林地((2.90±0.44)mg·cm–2·a–1)>其他林地((2.21±0.18)mg·cm–2·a–1)>柏树林地((2.16±0.28)mg·cm–2·a–1);从土下5 cm到土下60 cm,试片平均溶蚀速率逐渐增加;试片溶蚀速率随海拔升高呈增加趋势,与海拔呈极显著正相关(R=0.328,p<0.01).以6种土地利用的土下试片平均溶蚀速率计算得出研究区平均岩溶碳汇强度为12.80 tCO2·km–2·a–1,林地、耕地、草地下岩溶年碳汇量为11613.11 tCO2·a–1,约为珠江流域岩溶年碳汇量的0.38％.影响不同土地利用下试片溶蚀速率的主控因子各不相同;降水、土壤有机质为试片溶蚀速率随海拔高度变化的主控因子;土壤水分、土壤CO2为试片溶蚀速率随土壤深度变化的主控因子.该研究成果可为区域石漠化治理、生态修复工作和碳汇效应研究提供参考依据. 相似文献
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在岩溶地区，列车运行期间的振动会对白云岩和石灰岩的水岩作用过程产生影响，再加上复杂的外界条件，这一影响会更加显著。以桂北岩溶石山地区白云岩和石灰岩为研究对象，利用自主设计的试验装置进行室内模拟试验，分别研究振动荷载及不同温度条件对白云岩和石灰岩的溶蚀的影响规律。研究发现：(1)常温常压条件下，在静止的酸性溶液中，白云岩的溶蚀速率小于石灰岩；(2)在H+充足的条件下，随着温度（0～45℃）的升高，石灰岩和白云岩的溶蚀速率都会增大，温度变化对于白云岩溶蚀影响更为显著；(3)白云岩和石灰岩的溶蚀受振动条件的强烈影响，二者的溶蚀量都随着振动次数的增加而增大，且在相同振动条件下石灰岩的溶蚀速率始终大于白云岩。该研究可为桂北岩溶石山地区的工程设计和建设提供理论依据。 相似文献
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CO2注入煤层会改造储层孔裂隙结构,对提高CO2埋藏和强化甲烷抽采能力产生重要影响。为探究CO2注入后的煤体结构演化规律,选择山西沁水盆地寺河矿无烟煤和新源矿焦煤样品进行模拟实验,通过测试并分析CO2注入前后煤体积参数的变化,得到以下结论:CO2的注入可以溶蚀煤中矿物,增加连通孔隙体积并引起有机质的膨胀;矿物溶蚀对孔隙体积变化的贡献不显著,却导致大量封闭孔转换为连通孔,其中大于40μm的大孔孔隙体积增幅最大;有机质的膨胀量较大,其对孔隙的挤压作用可能会降低煤体的连通性;CO2注入对煤体结构的改造作用受煤级和模拟埋深条件的共同影响。 相似文献
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文章采用标准溶蚀试片法对比两种亚热带岩溶森林不同坡位的碳酸盐岩溶蚀速率,并分析其与土壤CO2含量(pCO2)和土壤含水量的对应关系。结果表明：青冈林的平均溶蚀速率(5.22±0.99mg·cm-2·a-1)显著高于化香树林(3.58±2.59 mg·cm-2·a-1);青冈林的土下溶蚀速率在垂直剖面上先增加后递减,峰值位于土下20 cm,而化香树林的随土壤深度增加而增加;青冈林不同坡位的溶蚀速率差异不显著,而化香树林中坡显著高于上坡和下坡;不同森林类型坡位间的溶蚀速率未表现一致规律。森林类型间溶速率差异与土壤含水量有较好的对应而与土壤pCO2相反,森林内坡位间及土壤垂直剖面的溶蚀速率差异与土壤pCO2有更好对应性。亚热带不同岩溶森林类型间溶蚀速率差异显著,可用土壤含水量较好解释;不同坡位间差异没有一致规律,但可用土壤pCO2较好解释。 相似文献
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针对成都地区红层软岩溶蚀空洞现象,以成都半岛城邦项目场地的红层软岩为例,选取不同深度的岩样进行室内浸水试验、淋滤试验和溶蚀试验,观察岩样在不同类型环境水下的作用性状和溶蚀特征,分析经历不同作用的含膏红层软岩 可溶成分的流失程度及其对环境水的影响。结果表明,红层软岩中的石膏含量随着深度的增加而增加,含膏红层及其环境水的腐蚀性显著增强;遇水后,红层软岩中的可溶成分逐渐溶解、流失,随着时间的积累;红层软岩孔隙增大,渗透性增强,红层的完整性丧失,强度衰减;在酸性环境水的作用下红层软岩中的钙质胶结物流失加剧,结构连接破坏严重,对红层的结构强度影响较大。对浸泡、淋滤和溶蚀作用后的试样,重点测试了抗压强度、波速等参数。试验结果表明,红层软岩经硫 酸溶液腐蚀后岩样的结构被破坏,单轴抗压强度从8.5 MPa降低到2 MPa,降低了76%;波速明显减小,从2 204 m/s减小至1 355 m/s,减小了40%;红层试样的pH与电导率变化也比较显著,pH值从8.77减小至7.29;电导率从55 ?s/cm增加到1 100 ?s/cm。 相似文献
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水电工程坝基岩体溶蚀程度对坝体不均匀沉降影响分析 总被引：1，自引：0，他引：1
水电站坝基岩体发生溶蚀以后会对大坝的稳定性带来较大的影响,本文以工程实例为依托,利用三维数值分析技术,分析计算了坝基岩体不同溶蚀程度对坝体不均匀沉降的影响.结果表明:当坝基岩体强烈溶蚀、中等溶蚀、轻微溶蚀以后,坝顶处的最大位移分别达到10cm、5.5cm、4cm.坝基岩体溶蚀程度越高,坝体各处不均匀沉降的程度越严重.在... 相似文献
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Carbonate minerals and water （or geofluids） reactions are important for modeling of geochemical processes and have received considerable attention over the past decades. The calcite dissolution rates from 50℃ to 250℃ at 10 MPa in deionized water with a flow rate varying from 0.2 to 5 mL/min were experimentally measured in a continuous flow column pressure vessel reactor. The dissolution began near the equilibrium with c/ceq 〉 0.3 and finally reached the equilibrium at 100℃-250℃, so the corresponding solubility was also determined as 1.87, 2.02, 2.02 and 1.88×10^-4.mol/L at 100℃, 150℃, 200℃ and 250℃ respectively, which was first increasing and then switching to decreasing with temperature and the maximum value might occur between 150℃ and 200℃. The experimental dissolution rate not only increased with temperature, but also had a rapid increase between 150℃ and 200℃ at a constant flow rate of 4 mL/min. The measured dissolution rates can be described using rate equations of R = k（1-c/ceq）n or R = kc-n. In these equations the reaction order n changed with temperature, which indicates that n was a variable rather than a constant, and the activation energy was 13.4 kJ/mol calculated with R = k（1-c/ceq）n or 18.0 kJ/mol with R = kc^-n, which is a little lower than the surface controlled values. The varied reaction order and lower activation energy indicates that calcite dissolution in this study is a complex interplay of diffusion controlled and surface controlled processes. 相似文献
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利用自行研制的三轴岩盐溶解试验机,实现在三轴应力条件下岩盐试样溶解试验。进行三轴应力条件下溶液浓度、温度、流量以及偏应力4个因素相互耦合状态的岩盐溶解速率正交试验,研究各个因素对岩盐溶解速率的影响规律。对任意两个影响因素分别进行二元线性回归,根据其标准回归系数对岩盐溶解速率相对重要性比值构建判断矩阵,运用层次分析法计算各个影响因素的权值。研究结果表明,岩盐溶解速率随着浓度增大迅速降低,随着温度升高而增大,随着流量增大缓慢增加,但变化并不明显;随着偏应力增大先减小,后缓慢增大。极差分析和权值计算结果表明,岩盐溶解速率影响因素主次关系依次为浓度、温度、流量和偏应力。4个因素对岩盐溶解速率影响权值大小依次为0.570、0.384、0.048、0.005,其中浓度和温度两个影响因素权重占到95%。 相似文献
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静水和滴水条件下碳酸盐岩溶解与主要元素释放规律初步研究 总被引：1，自引：1，他引：0
为进一步了解在静水和滴水条件下碳酸盐岩溶解与主要元素释放规律,文章选取在贵阳市花溪区贵州大学南校区、将军山、花溪水库三地分别采集的白云岩、灰质白云岩、石灰岩三类碳酸盐岩石为样本进行静水浸泡和动水滴溅试验,测定了静水与滴水条件下碳酸盐岩石的钾、磷、钙、镁四种主要元素的溶解量,结果表明:(1) 在相同室温25 ℃,浸泡时长到达20 d时,白云岩中四种元素溶解量均为最高,钾元素溶解量为0.001 38 μg/cm3、磷元素溶解量为0.000 6 μg/cm3、钙元素溶解量为199.75 μg/cm3、镁元素溶解量为70 μg/cm3,且三种碳酸盐岩石的钙元素溶解量分别为白云岩199.75 μg/cm3,灰质白云岩148.42 μg/cm3,石灰岩137.88 μg/cm3,远远高于其他三种元素的溶解量;（2）经过不同温度浸泡24 h后,三类碳酸盐岩石中钾元素的溶解量随温度的升高而增大,并且在10~20 ℃条件下钾元素溶解速率最大,但温度的变化对于磷元素的溶解量影响不大;岩样养分含量中白云岩的钾元素与石灰岩的磷元素含量最少,但是随着温度的升高,它们的溶解量却是最大的;（3）静水浸泡状态下白云岩中元素的溶解量多数较高,而在动水滴溅状态中除白云岩的镁元素比石灰岩和灰质白云岩的镁元素溶解量高,试验的其他三种元素钾、磷、钙元素中都是石灰岩溶解量高;在动水滴溅的作用下,随着滴溅时间的增加,石灰岩的钙元素溶解量仅1 h的滴溅时间就增加了2.55倍,超过了白云岩的钙元素溶解量。 相似文献
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三峡地区碳酸盐岩化学组分与溶蚀速率的响应关系 总被引：1，自引：1，他引：0
文章通过室内静水溶蚀实验测定了三峡地区香溪河流域震旦-三叠系碳酸盐岩的化学溶蚀速率,探讨了碳酸盐岩的化学溶蚀速率对岩石化学组分的响应关系,为区域岩溶量化研究与地层含水性评价等提供了科学依据。研究结果表明:较纯碳酸盐岩的溶蚀速率受到CaO、SrO的促进作用和MgO的抑制作用共同控制,而这三者对纯灰岩的溶蚀速率影响较小;碳酸盐岩中的酸不溶物对化学溶蚀过程呈现出抑制的趋势。碳酸盐岩的化学溶蚀速率受到多化学组分的共同影响,综合决定了碳酸盐岩的可溶性。 相似文献
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第三系红层中石膏溶蚀特性及其对工程的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
第三系红层中石膏分布比较广泛,大量的实验证明,石膏发生溶蚀的主要是含Ca2 的物质,并且溶蚀速率和与水接触的方式以及水头压力大小有直接关系。结合现场资料,将渗透系数K=10-5cm s作为石膏在第三系红层泥岩封闭下发生溶蚀的判据。同时针对水利工程中石膏溶蚀以及对砼的腐蚀性提出了相应的防治措施。 相似文献
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膜蒸馏处理糠醛废水的实验研究 总被引：2，自引：1，他引：1
采用中空纤维膜蒸馏技术研究了糠醛废水的膜蒸馏处理效果,考察了料液相的温度、醋酸浓度、流速、吸收液浓度等因素对处理效果的影响。结果表明：在温差为15℃、料液的浓度为0.306 mol/mL时,速度为8 mL/min;吸收液的质量浓度为25 g/L时,速度为3 mL/min。运行12 h后,料液的pH值由开始的1.9升高为5.1,醋酸的去除率为76.3％,糠醛的去除率为40.1％。此过程可降低料液中糠醛和醋酸的含量,减小了低分子量有机酸对微生物危害的影响,为后续生物处理奠定了基础。 相似文献
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ZHANG Ronghu HU Shumin SU YanfengOpen Research Laboratory of Geochemical Kinetics Institute of Mineral Resources Chinese Academy of Geological Sciences Baiwanzhuang Ro Beijing China 《《地质学报》英文版》2002,76(3):351-366
This study reports the kinetic experimental results of albite in water and in KCI solution at 22 MPa in the temperature range of 25 to 400℃. Kinetic experiments have been carried out in an open flow-through reaction system (packed bed reactor). Albite dissolution is always incongruent in water at most temperatures, but becomes congruent at 300℃ (close to the critical point 374℃). At temperatures from 25 to 300℃, the incongruent dissolution of albite is reflected by the fact that sodium and aluminum are easily dissolved into water; from 300 to 400℃ it is reflected by silicon being more easily dissolved in water than Al and Na. Maximum albite dissolution rates in the flow hydrothermal systems have been repeatedly observed at 300℃, independent of flow rates.The kinetic experiments of albite dissolution in a KCl aqueous solution (0.1 mol KCl) indicate that the dissolution rate of albite increases with increasing temperature. Maximum silicon release rates of albite have been observed at 400℃, while ma 相似文献