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岩石的含水饱和度对其力学参数有着较大的影响,针对目前关于制备不同含水饱和度岩样普遍存在着精度低、时间长、岩样含水分布不均匀等问题,根据化学-热力学原理,提出一种快速有效制备不同含水饱和度岩样的方法。该方法通过调节放置有岩样的恒湿负压环境的湿度,从而精确控制岩样最终稳定时组分水的逸度,以致控制岩样最终的含水饱和度。由于恒湿环境中水蒸气的逸度是恒定的,当环境中水蒸气的逸度与岩样中组分水的逸度不同时,外界恒湿环境中的水蒸气与岩样中组分水形成逸度差,当环境中水蒸气逸度小于岩样中组分水的逸度时,岩样中组分水渗出;反之,则水渗入岩样,最终岩样中组分水的逸度达到与外界恒湿环境相同的状态,制得相应含水饱和度的岩样。岩样是放置在负压环境中制备的,在负压环境中岩样孔隙中的空气减少,水蒸气在岩样中的渗透加快,从而缩短了岩样达到稳定的时间。根据气液平衡原理,岩样稳定时,岩样各个部分组分水的逸度相同,因此,制得的岩样含水分布均匀。 相似文献
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为了探明非饱和土中的水分在温度梯度作用下的迁移规律,开展了非饱和土在不同温度梯度作用下的气态水迁移试验和混合态水迁移试验。试验结果表明土样内部的温度场在24 h内均能达到稳态且稳定后的温度场沿土样长度方向线性变化。气态水迁移量和液态水迁移量均随着温度梯度的增加而增加,气态水迁移量的增幅显著大于液态水迁移量的增幅。在气态水迁移中,温度效应随着土样初始含水率的增加而显著增加;在液态水迁移中,温度效应与土样初始含水率的关系不大。最后建立了非饱和土在不同温度梯度作用下,当其水分场接近稳态时,土样内部含水率梯度的表达式,该表达式包含温度梯度和初始含水率两个影响因素。 相似文献
3.
沉积岩总有机质碳同位素分析的前处理影响 总被引：1，自引：0，他引：1
岩石样品中的有机质稳定碳同位素地球化学已经在重建古环境和古植被等领域得到十分广泛的应用。但对样品的前处理方法的系统研究较少。由于岩石样品前处理的方法不同而对有机碳同位素的测量结果所产生的正负偏差,从而导致不能准确地反映样品中所记录的信息。笔者通过大量条件试验,分析了前处理过程中主要影响实验结果的几种因素。①样品粒度的影响：粒度100目的样品可得理想数据,而粒度在60目时两个样品同位素值均相对偏正,200目时灰岩样品也相对偏正;②不同酸浓度的影响：在1～12N浓度酸处理样品其有机质碳同位素没有明显变化,但低等级酸所含杂质明显使数据偏负,加入１５％的氢氟酸对数据没有产生明显影响;③洗除样品中残余酸和烘干温度的影响：为了避免样品中有机质的损失,而不洗除样品中残余的酸,但是样品数据明显偏负并对仪器有损坏,烘干温度100°C时样品部分有机质挥发或升华而使数据相对偏正。 相似文献
4.
《岩土力学》2021,(4)
为了探讨含水率对红砂岩特征应力及声发射响应特征的影响,利用RMT-150C岩石力学压力试验机和PCI-II AE win型声发射系统开展了不同含水率条件下红砂岩试件单轴压缩试验。对水侵蚀作用下红砂岩的物理力学参数及特征应力演化机制进行了分析,探究在不同含水率条件下声发射(宽、窄频带)时间序列模式的演化规律,同时基于累计声发射事件数与统计力学理论构建了红砂岩的损伤演化模型。试验结果表明:(1)P波波速随着含水率增加呈现先减小后增加的变化趋势,当含水饱和度达到临界值时,P波波速会降到最低值;(2)窄频带接收传感器接收的声发射信号与红砂岩内部颗粒间的摩擦作用息息相关,而宽频带接收传感器接收的声发射信号与红砂岩内部裂纹演化存在着内在联系;(3)水对声发射事件率(宽频带)在裂纹非稳定扩展阶段影响相对较为显著,对特征应力与强度的比值影响甚微,但对各阶段应变百分比作用效果相对较为明显,随着含水率的增加,红砂岩试件的失效模式由脆性破坏逐渐向延展性破坏转变;(4)随着含水率的增加,声发射事件率(窄频带)活跃期呈现后移的变化趋势,干燥、自然与饱和状态下岩石试件声发射模式分别为主震型、前震–主震–后震型和群震型;(5)基于声发射累计事件数(宽、窄频带)与统计力学理论构建的损伤演化模型可将不同含水率条件下红砂岩试件的损伤过程分为4个阶段:初始损伤阶段、损伤稳定发展阶段、损伤加速发展阶段及损伤破坏阶段。 相似文献
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天然气水合物稳定带的计算方法与参数选择探讨 总被引：8，自引：5，他引：3
天然气水合物稳定带的研究对于认识天然气水合物的成矿与分布规律以及资源评价都具有重要的指导意义。在计算稳定带厚度的不同方法之间,特别是在参数的选择上存在很大的差异。通过简单评价天然气水合物稳定带计算的几种方法和参数选择,认为选择压力计算公式时要考虑孔隙水产生的压力、海底以上水柱的压力和大气压;考虑大气压的压力随纬度变化的二阶方程是最符合实际的深度-压力转换方程;通过实验得到的方程只适用于纯水或盐度为33.5‰的海水中纯甲烷的预测;根据热力学理论可以计算不同盐度、不同气体组分的稳定带的温压条件;用相平衡图的方法最简单,但误差很大;通过四阶方程拟合实验数据和热力学数据得到的稳定带厚度更接近实际情况;不同方法预测的稳定带底界与实际含水合物沉积底界很难一致。 相似文献
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构造动力成岩成矿作用的实验研究 总被引：1，自引：1，他引：1
岳石 《大地构造与成矿学》1990,14(4):325-332
采用高温高压岩石蠕变实验装置,对实际的岩石进行高温高压变形实验,通过观察和测试样品组构和成份的变化,考察一定温压条件下,岩石的构造变形所带来的物质组分的迁移和聚集,探讨构造动力控制成岩成矿作用的机理。实验结果表明:伴随构造变形,物质组分迁移 主要可归纳为三种类型:1)塑性或韧性流动;2)扩散与化学反应;3)热液携带。在实验后的样品中观察到:黄铣矿通过韧性流动沿韧性剪切带,韧性挤压带和韧性扭曲构造带的迁移和富集;斜长石和黑云母发生矿物成份和矿物相的转化。在实验变形过程中,Cu,Pb,Zn等成矿元素易于活化迁移,从高压区迁向低压区,K,Na,Ca,Mg等成岩元素也易活化迁移,但规律不明显,Fe,Co,Ni等元素对花岗岩样品不易活化迁移而对矿石样品则易迁移。上述实验结果对探讨成矿规律具有非常重要意义。 相似文献
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南岗-高公岛韧性剪切带是一条自南东向北西斜向逆冲的岩片边界性构造带,糜棱岩化作用强烈。韧性变形过程中,岩石中的主要矿物长石、黑云母等发生了不同程度的分解或蚀变并导致组分迁移。其中,活动组分的迁移是流体渗滤作用引起的,不活动组分的变异是体积亏损造成的。通过对韧性剪切带内不同变形程度岩石主要地球化学组分的对比分析,确立等比线斜率,计算出初糜棱岩的体积亏损率约为17%,糜棱岩的体积亏损率约为27%;质量平衡计算结果及等比线图表明韧性剪切作用导致SiO2流失量最大,其次为Al2O3,FeO、CaO、Na2O等都有不同程度的丢失,表明它们具有较强的活动性,MgO位于等比线上方,属于带入组分。糜棱岩中的石英或长英质条带和团块是长石的钠黝帘石化、绢云母化和黑云母的绿泥石化等导致SiO2、Al2O3、Na2O、CaO、FeO等活动组分从岩石中析出迁移形成的。这种岩石体积亏损和组分迁移是部分难溶组分富集的重要机制,对研究韧性剪切带中长英质条带和部分贵金属矿床的形成机制具有重要的指导作用。 相似文献
8.
岩石纳米孔隙中的凝聚水与许多水文地质工程地质问题关系密切:干旱区凝聚水是维持当地生态平衡的重要水资源,石雕石刻文物保护中凝聚水问题是需要考虑的关键因素之一,页岩气工程中页岩纳米孔隙中的凝聚水对页岩气的聚集和流动有重要影响,全球碳循环问题中凝聚水会影响C02与碳酸盐岩的作用。本文给出了单位体积岩石形成的凝聚水的质量与温度、相对湿度、孔隙度、颗粒大小之间数学关系式。在这一关系式中,通过分离压理论计算吸附水,通过开尔文方程考虑了毛细作用。把解析计算结果与三个平行样四个不同湿度下的凝聚水量实验值对比,对所提出的数学表达式进行了验证。实验时选取直径500 nm的碳酸钙球形颗粒,采用夯实的办法加工成样,把样品置于恒温恒湿环境中令水汽在孔隙中凝聚,定期对样品称重计算凝聚水质量,直到凝聚过程达到平衡。 相似文献
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高温高压下岩石部分熔融实验是模拟地球内部岩浆和岩石成因最常用的实验方法.但国内用岩石部分熔融实验进行这一类的研究并不多见.用天然块状岩石或岩石粉末的部分熔融无水实验,一般需在实验前将样品烘干处理.在前人的实验中,实验前样品烘干的温度和时间各不相同.Dunn(1994)在进行角闪岩相变质玄武岩的部分熔融实验时,样品在110℃下烘干时间超过2 h. 相似文献
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《岩土力学》2016,(6):1530-1542
岩体在冻融循环下裂隙中会经历冻胀力的萌生、发展与消散,裂隙冻胀扩展和岩体冻胀损伤程度受冻胀力控制,基于热力学、渗流理论、界面力学和弹性理论建立了柱形封闭裂隙中冻胀力演化模型,对考虑水分迁移和不迁移两种情况下的冻胀力量值进行了研究。结果表明:不考虑水分迁移作用下冻胀力随裂隙饱和度g和岩石弹性模量sE增加而迅速增大,当sE10 GPa且g94%时产生的冻胀力超过15 MPa,足以驱动任何岩体冻胀开裂,不同岩石裂隙冻胀开裂存在一个对应的临界饱和度ming;考虑岩石的透水性,渗透率低于5×10~(-14) cm~2的低渗透性岩石中裂隙水冻结会产生较大的冻胀水压力,容易引起裂隙冻胀扩展;而在渗透率大于10~(-12) cm~2的高渗透性岩石中,饱和裂隙水冻结难以形成有害的冻胀水压,裂隙冻胀开裂主要是冻结后期在冰-岩界面间的微观未冻水膜中产生的分离压力引起。 相似文献
11.
莫高窟气候干燥,窟内壁画地仗层常处于低含水率、高吸力的状态,受到洞窟环境湿度波动的影响较大。为了进一步了解湿度影响下地仗层土体中吸附水以及吸力变化特征,本文通过蒸汽吸附法测试莫高窟不同地仗层高吸力段内的土水特征曲线,并且根据测试结果分析土体中由于范德华力与毛细凝聚作用产生的不同吸力的变化特征;同时进一步利用蒸汽吸附法测试了含NaCl地仗层土水特征曲线并探讨水汽吸附过程中渗透吸力特征;此外利用热重分析方法测试地仗层土体中在范德华力与毛细凝聚作用下所吸附水分的特征。结果表明:地仗层水汽吸附过程中土体内大部分基质吸力来自于毛细凝聚作用,土颗粒分子间范德华力仅在含水率极低的情况下为土体提供比较明显的吸力,湿度影响下地仗层水汽吸附过程中土体内渗透吸力仅在外界环境湿度大于地仗层中盐分的潮解临界湿度时才比较明显;地仗层土体所吸附的水分大部分以弱结合水形式存在,并且地仗层中澄板土含量越高,弱结合水临界含水率越大。结论可以为湿度影响下的壁画病害机理以及地仗层中水汽运移等问题的研究提供理论基础。 相似文献
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水对岩石的物理力学性质影响较大,研究不同含水状态下岩石受冲击荷载后破碎物的分形规律具有较强的现实意义。借助于分离式霍普金森杆（SHPB）实验装置,开展不同含水状态的泥质粉砂岩的冲击试验,然后对破碎物的块度分布进行深入分析,并基于尺寸-频率分析方法,重点对破碎物颗粒粒径分布的分形规律进行探讨。结果表明,随着加载速率的提高,泥质粉砂岩冲击破碎物单块体积普遍减小,残留碎块的数量越多,破碎的程度也越高,此时分形维数越小;含水率越大,小颗粒比例越大,岩样破碎程度越高,饱水状态岩样的分形维数较其他两种状态大,天然含水状态和自然吸水状态岩样冲击破碎的分形维数较为接近;当冲击速度较大时其将成为影响分形维数的主要因素,含水率的影响相对较小。 相似文献
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An experimental study is conducted to measure small-strain shear modulus of clay-cement mixture using bender element apparatus
setup in a triaxial cell. Bender element tests were conducted on cement-treated soils and the results were analyzed to study
the variation of shear modulus properties of soil specimens at different cement contents, confining pressures, curing times,
and compaction moisture contents. Based on the obtained results increasing the cement ratio has a significant effect on the
small-strain shear modulus of the treated soils, and this effect signifies with increasing the moisture content and curing
time. Rates of shear modulus enhancements due to cement content, curing time, and compaction moisture content are quantified
and presented. In this study, a clay–cement–water ratio formulation is proposed that enables one to calculate cement and water
contents required to obtain specific small-strain shear modulus. 相似文献
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水对岩石具有软化、溶蚀和水楔作用,为研究不同含水率作用下岩石的能量机制,利用MTS815岩石力学试验系统开展了5种含水率状态下砂岩的常规三轴压缩试验。结果表明：随含水率的增大,岩石吸收总能量的增速和总量减少;弹性能增速在储能阶段随含水率的增加而减小,但弹性能的释放速率则大致相当,岩石的储能极限随含水率的增大而减小;岩石变形破坏所耗散量随含水率的增加而较小,但不同含水率作用下岩石的峰前和峰后能量耗散速率则大致相当;岩石的耗散能比例可以反应内部的损伤状态,耗散能比例随时间变化呈现出先增大后减小,然后再稳定增长,最后急剧变大的规律;随着含水率的增大,声发射能率的集中程度和强度逐渐减小,声发射累计能量随含水率的增大而减小,表明随着含水率的增加,岩石的储能能力和应变能释放能力降低,岩石的脆性破坏特征减弱,塑性增强。 相似文献
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包气带中裂隙岩体含水量无法用仪器或者实验的方法获取,也无法用理论方法计算,而这部分水对生态复绿和文物保护等的影响不容忽视。为了解决这一问题,确定岩体内气液态水的质量比（α）是关键。在岩体、气态水和液态水组成的开放系统中,当系统内相对湿度达到100%,系统达到局域平衡态。根据热动力学平衡理论,此时系统内气液态水的密度和质量都相等,即液态水和气态水的质量之比为一常数。因此,为了求取α值,文章设计了室内试验,通过对有效试验数据的分析,获取计算α经验公式。试验研究表明:质量比α跟温度t呈指数函数关系;当气态水达到饱和时,液态水的质量远大于气态水的质量。此研究不仅为定量评价包气带中岩体内水汽含量提供一种计算方法,同时对探讨包气带中岩体内气液态水转化规律具有十分重要的参考价值。 相似文献
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The speciation of water in silicate melts 总被引：1，自引：0，他引：1
Edward Stolper 《Geochimica et cosmochimica acta》1982,46(12):2609-2620
Previous models of water solubility in silicate melts generally assume essentially complete reaction of water molecules to hydroxyl groups. In this paper a new model is proposed that is based on the hypothesis that the observed concentrations of molecular water and hydroxyl groups in hydrous silicate glasses reflect those of the melts from which they were quenched. The new model relates the proportions of molecular water and hydroxyl groups in melts via the following reaction describing the homogeneous equilibrium between melt species: H2Omolecular (melt) + oxygen (melt) = 2OH (melt). An equilibrium constant has been formulated for this reaction and species are assumed to mix ideally. Given an equilibrium constant for this reaction of 0.1–0.3, the proposed model can account for variations in the concentrations of molecular water and hydroxyl groups in melts as functions of the total dissolved water content that are similar to those observed in glasses. The solubility of molecular water in melt is described by the following reaction: H2O (vapor) = H2Omolecular (melt).These reactions describing the homogeneous and heterogeneous equilibria of hydrous silicate melts can account for the following observations: the linearity between fH2O and the square of the mole fraction of dissolved water at low total water contents and deviations from linearity at high total water contents; the difference between the partial molar volume of water in melts at low total water contents and at high total water contents; the similarity between water contents of vapor-saturated melts of significantly different compositions at high pressures versus the dependence on melt composition of water solubility in silicate melts at low pressures; and the variations of viscosity, electrical conductivity, the diffusivity of “water,” the diffusivity of cesium, and phase relationships with the total dissolved water contents of melts.This model is thus consistent with available observations on hydrous melt systems and available data on the species concentrations of hydrous glasses and is easily tested, since measurements of the concentrations of molecular water and hydroxyl groups in silicate glasses quenched from melts equilibrated over a range of conditions and total dissolved water contents are readily obtainable. 相似文献
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介电常数是频域反射法测定土样含水率的关键参数之一。为获取温度对土壤介电常数的影响规律,利用矢量网络分析仪测得不同含水率、含盐量的试样在不同试验温度下的介电常数。通过分析土样介电常数随不同因素的变化规律,最后建立了介电常数与温度的关系。结果表明:温度对土样介电常数的影响主要表现在冰水剧烈相变阶段。当温度低于某一温度或者高于冻结温度后,介电常数受温度的影响较小。负温条件下,土样介电常数随含盐量增大而增大。引入阶梯函数建立的三阶段模型,可有效描述土样介电常数随温度的变化规律。 相似文献
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粉砂土反复冻胀融沉特性试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
针对深季节冻土区的特殊环境,通过室内试验研究了粉砂土在不同初始含水率、干密度、荷载、冻融次数条件下的反复冻胀、融沉特性。研究结果表明：粉砂土的冻结温度为-1.03 °C;其冻胀融沉变形随冻融次数的增加呈现波浪式起伏变化,并最终趋于稳定状态;经历多次冻融后,干密度较大试样整体表现为膨胀,干密度较小试样整体表现为压密;上部荷载在抑制冻胀的同时加大了试样的整体融沉变形,却降低了每次冻融的冻胀率和融沉系数;存在一个最优初始含水率,该含水率条件下,试样经历多次冻融后的高度不发生变化;由于外界水源的补给,冻融后试样内部含水率均大于初始含水率;干密度和顶端荷载的增大均有效地抑制了外界水源的补给;4次冻融循环后,粉砂土的冻胀率、融沉系数均逐渐趋于稳定。 相似文献