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1.
以典型水敏感性细砂为研究对象,通过水平室内砂柱试验,对不同pH值(pH=6,7,9)影响微粒释放过程的微观机理进行了探讨.研究结果表明:相同盐浓度条件下,pH值对微粒释放过程具有明显影响,酸性条件对微粒释放过程具有很强的抑制作用,致使砂柱存在二次释放现象,而碱性条件对微粒释放具有明显的增强作用,致使释放量大大增加,释放时间大大增长.微观力学分析可知,上述现象的原因是:不同pH值影响微粒物质与骨架颗粒zeta电位的变化,导致范氏引力与双电层斥力变化幅度发生差异,使得两者合力的大小和方向发生变化,在酸性条件下为引力占主导,碱性条件下为斥力占主导. 相似文献
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通过批量试验和水平砂柱试验,以NaCl与CaCl2的混合溶液为研究对象,对Ca2+含量影响微粒释放的过程进行了研究,并提出了在不同浓度Ca2+存在情况下,混合溶液引起微粒释放的临界离子强度。研究结果表明:Ca2+不但不能引起微粒释放,而且对微粒释放过程具有明显而强烈的抑制作用,导致混合溶液引起微粒释放的浓度值急剧下降;Ca2+摩尔百分数为5%时,对应微粒释放的临界离子强度为0.02mol/L;Ca2+摩尔百分数为10%与20%时,对应微粒释放的临界离子强度分别为0.007mol/L与0.0005mol/L;Ca2+摩尔百分数为100%时,无微粒释放现象发生。上述临界离子强度值都远低于单一NaCl溶液引起微粒释放的临界盐浓度值0.06±0.005mol/L,且混合溶液中Ca2+含量越高,发生微粒释放的临界离子强度值越低,这一现象进一步验证了Ca2+对微粒释放的抑制作用。 相似文献
3.
不同阳离子引起微粒释放的临界盐浓度值 总被引：1，自引：1，他引：0
通过水平渗流试验,以NaCl,KCl,LiCl,NH4Cl,CaCl2和MgCl2溶液为研究对象,分别测定不同阳离子引起微粒释放、导致多孔介质水敏感性发生的临界盐浓度值(CSC)。研究结果表明:临界盐浓度不是一个单一的浓度值,而是一个范围,其中一价阳离子Na+、K+、Li+和NH4+溶液的临界盐浓度分别为0.06±0.005、0.05±0.005、0.05±0.005和0.01±0.005mol/L;在二价阳离子中,Mg2+能引起极其轻微的微粒释放,但是没有明显的临界值,Ca2+不但不能引起微粒释放,而且有强烈地抑制微粒释放的作用,可以认为二价阳离子没有明显的临界盐浓度。 相似文献
4.
通过室内水平砂柱内的咸淡水驱替试验,以高岭土、伊利石和蒙脱石、二价汞离子(Hg2+)和苯酚(C6H5OH)为例,对粉细砂的水敏性特征进行了研究。结果表明:高岭土和伊利石含量对粉细砂水敏性的影响不大,即使含量达到10%(质量比),渗透系数也仅下降1个数量级,而当蒙脱石含量为3%(质量比)时,砂柱渗透系数下降已经超过2个数量级,含量超过4%(质量比)时,水流已经无法通过;在高速水流剪切力作用下,31.68%二价汞离子(Hg2+)和55.71%的苯酚能够被有效去除,而水敏性过程中的颗粒释放与迁移作用能够将绝大部分残余的二价汞离子(67.55%)和苯酚(43.43%)挟带出粉细砂柱。单纯的水力作用对两种污染物的去除率差别较大,原因是砂柱中粘土颗粒表面带有负电荷,使得带正电的二价汞离子(Hg2+)大量被吸附,导致其滞留于砂柱之中的比例大于苯酚。故利用粉细砂的水敏性特征可在含水砂层中建立防渗帷幕、去除重金属和有机污染物。 相似文献
5.
不同粘土矿物水敏性特征 总被引：2，自引：2，他引：0
通过改变砂样中的粘土矿物的种类和含量,结合咸淡水之间的单一和驱替实验,研究不同粘土矿物的水敏性特征。在单一的咸水和淡水情况下,当砂柱中的粘粒含量≤1.5%(重量比)时,其渗透系数基本不发生改变,即使粘粒含量从1.5%增加10%,其渗透系数也仅下降约一个数量级。各种粘土矿物中,蒙脱石导致含水介质渗透系数的下降最为明显,高岭土和伊利石约是其影响值的一半。咸淡水驱替实验中,加入蒙脱石颗粒的砂柱的渗透系数急剧下降,当蒙脱石含量达3~4%时,渗透系数已经下降的极低,可以看作不透水层,而加入高岭土和伊利石的砂柱的渗透系数没有急剧变化。对于这种现象的解释是:不同类型的粘土颗粒吸附不同数量的水分子,形成数量和大小不同的胶体团,使得介质渗透系数的变化量不同。 相似文献
6.
在野外水文地质调查的基础上,采集青岛市大沽河下游咸水入侵区砂样,首先对含水介质的粒度和矿物组成进行了分析,然后通过室内砂槽模拟试验,对咸淡水驱替过程中含水介质的渗透性变化规律进行了研究。结果表明,当咸淡水相互驱替时,含水介质的渗透性会发生显著变化,这种变化主要是由于驱替液盐浓度的变化,使得伊利石、高岭石和绿泥石等非膨胀性粘土矿物经释放、迁移、絮凝和沉积,从而重新分布所引起的。含水介质渗透性的变化具有明显的非均质性,即位于距入水处不同水平距离以及不同高度处的含水介质,其渗透性变化规律有所不同。 相似文献
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人工回灌补给滨海含水层是海水入侵修复经常采用的工程措施,然而人工回灌条件下滨海砂质含水层经常出现渗透性显著降低的现象,其含水介质渗透性的时空演变规律仍不清楚。本文以青岛市大沽河下游咸水入侵区含水层砂样为研究对象,通过利用不同尺度的室内砂柱淡咸水驱替试验,对定水头和定流速条件下人工回灌咸淡水驱替过程中砂质含水层渗透性的时空演变特征进行了研究。结果表明：当淡水驱替咸水时含水介质的渗透性会发生显著变化,整个砂柱的渗透性先降低后回升,原因是回灌过程中砂柱中的黏土矿物发生释放、迁移、沉积;定水头条件下,在砂柱的前半段存在一个淘空区,渗透系数是初始渗透系数的1.6~2.0倍,砂柱其它部分渗透性是先降低再轻微回弹;定流速条件下,砂柱的渗透系数随时间的变化均呈现先降低后升高趋势,且砂柱各段离入水口的距离越远其渗透系数的值越小;砂柱黏粒含量的变化规律与渗透性的演化特征相吻合。研究成果可为人工回灌治理滨海含水层海水入侵提供一定的科学依据。 相似文献
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海岸带地下咸水和淡水之间界面的形态特征以及运移规律是研究海水入侵现象的重要内容。介绍了最近几十年来国内外海岸带咸淡水界面的研究进展,对国内外咸淡水界面的研究现状进行了分析,系统地总结了解析法、数值法和实验方法等在咸淡水界面研究中的应用及取得的相应成果。解析法可以近似简便地确定咸淡水界面的位置与移动规律,数值法在刻画复杂的水文地质条件和人为因素下咸淡水界面的运移规律更为准确,实验方法可以直观地观察界面的形态和移动特点,电导率法能有效地监测咸淡水界面因潮汐作用而引起的微小变动。这些成果丰富和发展了海岸带咸淡水界面理论,对于海岸带地下淡水资源的开发利用和环境保护具有重要的理论意义和实用价值。 相似文献
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大沽河下游咸水入侵区含水砂层水敏感性评价 总被引：1，自引：0，他引：1
通过室内砂柱的水平渗流试验,对大沽河下游成水入侵区含水砂层的水敏感性进行了评价。对海水入侵治理的注淡压成和抽成方案过程中含水层的渗透性变化进行了研究．提出了控制和减小方案实施过程中含水砂层渗透性降低的方法和措施。研究结果表明：该含水层具有显著的水敏感性特征,注淡压成过程导致其渗透性下降幅度超过了两个数量级;注淡和抽成的流速分别超过21ml／min和42ml／min时,亦能引起含水砂层水敏感性的发生,称为临界流速;淡水驱替咸水过程中存在一个临界离子强度-7638us／cm,驱替水的离子强度不宜小于该值以避免水敏性的发生。 相似文献
10.
《岩土力学》2017,(4):1179-1187
突水突泥是富水全强风化花岗岩隧道施工常见的地质灾害,地层颗粒的流失是导致突水通道扩展的关键因素,其中颗粒达到起动流速是其流失的临界条件。考虑水流冲刷和土体黏结作用,对突水通道断面颗粒进行三维受力分析,导出颗粒的临界起动条件,建立了考虑颗粒粒径、颗粒坡面位置、相对暴露度三因素的颗粒起动流速函数,并利用数值方法分析了上述三因素对起动流速的影响规律。计算分析表明:起动流速随粒径增大先减小后增大,通道断面不同坡面位置颗粒起动流速呈明显的对称性,总体上起动流速随相对暴露度的增大呈增大趋势。采用正交试验法研究了三因素对颗粒起动流速的敏感性,发现粒径对起动流速影响最为显著。同时根据断面颗粒起动最小流速标准及相对暴露度的随机性,简化颗粒坡面位置和相对暴露度两因素,导出颗粒起动流速的简化公式,最后利用室内试验和工程实例验证了该公式的合理性。 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
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深部盐岩层绳索取心钻井液技术研究与应用 总被引：1，自引：0，他引：1
由于次生应力场的作用以及盐岩易溶于水的特性,深部盐岩层钻进存在岩层蠕动、钻井液易遭受盐钙侵等问题;钻进参数选择不合理易导致盐岩层取心效率低、岩心冲蚀严重。本文以河南省叶舞凹陷ZK3井为例,采用石油钻井与绳索取心相结合的措施,解决了普通固体矿产钻探设备在深部地层取心中效力不足的问题;通过阳离子交换容量测定、矿物组分鉴定、钻井液体系优选及性能测试等试验,确定了针对上部泥岩地层的聚合物钻井液体系,中部含膏泥岩的欠饱和盐水钻井液体系,下部盐岩层取心段的饱和盐水钻井液体系。通过确定合适的钻井液密度与临界环空返速,可以有效控制深部盐岩层蠕变与井壁冲蚀,适度提高排量以成倍提高钻进速度。钻进过程中钻井液性能稳定,体系转换顺利且性能易于调整,为取心任务的顺利完成提供了有力保证。 相似文献
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海水入侵的实验研究 总被引：10，自引：0，他引：10
张奇 《水文地质工程地质》2005,32(4):43-47
在海岸含水层中,含较多盐分的海水向陆地方向入侵形成淡-咸水交界面,通常称为海水入侵界面。该界面的动态变化受气象、水文地质和人类活动等因素的影响,是海水入侵问题的主要研究内容。本文介绍了海水向含水层中入侵的室内实验研究,以着色海水和图像处理方法获得入侵界面的形态及其动态变化。实验方法先进,所得数据整体性强,精度高,而且观测方法对流场没有干扰,比传统的提取水样进行化验的方法更有效。实验中模拟了海洋潮汐条件,揭示了入侵界面在不同实验条件下的动态特征。应用数值模拟方法揭示了流场的特征。计算表明,流场分两个区———淡水区和咸水区,由入侵界面分开。淡水区的水流相对活跃,淡水由入侵界面以上区域渗出边界,在界面以上形成淡水通道。 相似文献
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Dissolution rates of natural illite (Illite du Puy) were measured from Si release rates during closed system experiments at pH ranging from 1.4 to 12.4 and temperatures ranging from 5 to 50°C. Experiments performed at 4<pH<11 exhibited reactive fluid Si/Al concentration ratios that were inconsistent with stoichiometric illite dissolution likely due to secondary phase precipitation. In contrast, after an initial preferential release of aluminum relative to silicon, the reactive fluid Si/Al concentration ratio evolution was consistent with stoichiometric illite dissolution for all experiments conducted at 4>pH>11. Si release rate decreased with time during all experiments; for those experiments performed at 4>pH>11 this observation can be attributed to either 1) changing reactive surface area; 2) the effect of initial fine particle dissolution; or 3) a negative order of the illite dissolution reaction with respect to aqueous Al and/or Si. Measured dissolution rates exhibited a typical variation with pH; rates decrease with increasing pH at acid conditions, minimize at near to neutral pH and increase with increasing pH at basic conditions. An empirical expression describing rates obtained in the present study is given by
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机械钻速、钻头进尺和每米钻探成本通常称之为是钻探工程的主要技术经济指标。这些技术经济指标均与选用的钻头、所用钻进规程参数和操作技术紧密相关。选用的钻头应与所钻地层的硬度、研磨性（可钻性）相适应。操作技术主要取决于司钻人员的技术、经验和水平。而钻进规程参数的选取和确定及其合理配合则是非常重要的一个因素,不可忽视。提出了临界钻进规程的概念。临界规程是一条红线,不可逾越,否则就会发生事故。正常钻进规程时,钻压和钻头转速应该合理配合,冲洗液量宜保证岩粉处于正常规程状态,以得到理想的钻探工程技术经济指标。建议根据功率表读数变化来调整钻压和钻头转速的合理配合,利用流量计监控孔底的冲洗液数量,严格控制临界规程的形成,把经验打钻和科学打钻结合起来。 相似文献
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为了探讨海湾水库蓄水初期单次往复水平密度流的产生与效应,进行砂质斜坡沉积物与水体之间盐分交换的水槽实验。通过沉积物孔隙水与其上覆水的多剖面电导率动态监测,分析盐分的时空分布特征,并计算深水区、浅水区和中心区的边界层单位面积含盐总量。实验结果显示,进水在浅水区沉积物表面产生明显的渗入-溢出现象,浅水区沉积物孔隙水盐分浓度显著低于中心区与深水区同一高度的盐分浓度,深水区初始底边界层含盐量与初始边界层下边界盐分浓度均为最高;这表明进水过程在倾斜沉积物表面产生了前进密度流,水流携带的盐分在坡底累积。水槽进满水后深水区边界层含盐总量与边界层下边界盐分浓度快速降低,并且浅水区表层沉积物孔隙水与深水区同一深度水体之间的盐分快速达到平衡;这表明蓄水初期在两者之间形成了返回密度流,从浅水区表层沉积物冲刷出的盐分在密度流作用下再次进入沉积物。为避免再次进入沉积物的盐分在后期继续影响水库泛咸,建议在蓄水结束后尽快实施坡底咸水排除方案。 相似文献
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煤层气钻井、压裂等作业过程中高pH值工作液必然与煤岩接触,工作液与煤岩接触后将使煤层长期处于碱性环境,将对煤层产生严重损害。为模拟高pH值工作液对煤层造成的损害,以宁武盆地9号煤层为研究对象,针对天然柱状煤样及人造裂缝煤样系统开展了流体pH值逐渐升高对煤层渗透率的影响实验,并针对不同pH值流体开展了毛管自吸、液相返排及应力敏感实验。研究结果表明,煤岩具有较强的碱敏性损害,与地层水相比煤岩对高pH值工作液具有更强的自吸能力且返排率较低,并且煤岩与碱性流体作用后应力敏感性系数增大。结合润湿性测定及扫描电镜分析结果,指出工作液pH值越高,润湿性越强,同时高pH值工作液与煤岩接触后导致煤岩微结构失稳、阳离子交换吸附;高pH值工作液与地层水接触后相互作用生成无机垢以及煤岩具有很强的吸附或吸收各类液体的能力等是引起煤层损害的主要原因,并且碱性流体与煤岩作用后弱化了煤岩力学强度,强化了煤岩的应力敏感性。 相似文献
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采用物理模型实验方法对不同潮差驱动下咸水入侵距离进行实验研究,结果表明存在潮差临界值使得咸水入侵距离最短,当潮差小于该临界值,咸水入侵距离随潮差增大呈快速减小趋势,而大于该临界值则呈缓慢增大趋势。基于实验数据对盐淡水混合进行理论分析,揭示了实验现象的产生机制:①潮差增大过程中盐淡水混合由高度分层变为均匀混合,导致驱动咸潮入侵的动力发生了改变;②当盐淡水为弱混合类型,盐淡水高度分层,重力环流输运是盐进入河口的主要方式,潮汐强度增大减小了盐淡水分层,减弱了重力环流的输运作用,因此入侵距离变小;③当盐淡水为强混合类型,盐淡水混合均匀,重力环流输运作用大大减弱,潮汐扩散成为主要的输运方式,潮汐增强使得扩散能力增大,因此潮汐强度越大,咸潮入侵距离越大。 相似文献