钙芒硝溶解渗透试验研究

对钙芒硝矿床开采的主要目的是提取其所含的硫酸钠成分,不管采用哪种开采方法,从钙芒硝中提取硫酸钠都会涉及钙芒硝的溶解与渗透。利用高精度μCT225KVFCB显微CT试验系统和MDS-200型三轴渗透试验系统,对在孔隙压出水口敞口状态下的钙芒硝进行了溶解渗透试验的进一步研究。研究表明:在溶解渗透试验过程中,钙芒硝固体骨架由致密不渗透的结构变成了可渗透的多孔介质,其固体骨架一直保持完整;随着溶解渗透时间的不断持续,由于结构的致密程度和矿物成分不断的发生变化,致使其力学性质和有效应力也在不断的发生变化;在轴压、围压不变的情况下,试件溶解贯通所需的时间随着注水压的增大减小,渗透系数随着注水压的增大而增大,随着时间的持续而增大。     

钙芒硝溶解重结晶过程中孔隙演化规律试验研究

 采用μCT225KVFCB高精度显微CT试验系统,借助X射线衰减系数,从细观角度揭示溶解重结晶过程中钙芒硝的孔隙演化规律。研究结果表明：随着溶解重结晶的进行,钙芒硝孔隙率逐渐增大,总比表面积逐渐减小,而孔隙平均直径、通道比表面积和最大连通团先变大后变小。这些研究结论对钙芒硝原位水溶开采的实施和控制具有非常重要的意义。     

钙芒硝溶解重结晶过程中孔隙演化规律试验研究EI北大核心CSCD

采用μCT225KVFCB高精度显微CT试验系统,借助X射线衰减系数,从细观角度揭示溶解重结晶过程中钙芒硝的孔隙演化规律。研究结果表明:随着溶解重结晶的进行,钙芒硝孔隙率逐渐增大,总比表面积逐渐减小,而孔隙平均直径、通道比表面积和最大连通团先变大后变小。这些研究结论对钙芒硝原位水溶开采的实施和控制具有非常重要的意义。     

钙芒硝盐岩物理力学特性研究

通过系统的试验研究难溶性盐钙芒硝基本的力学特性以及溶解和其溶解后的孔隙率等,充分认识了钙芒硝岩盐的物理力学特性.实验发现钙芒硝岩盐属于软岩,其抗压强度为18.86 MPa,而抗拉强度实测值为2.59 MPa,其破坏形式属于典型的柱状劈裂破坏,同时也说明盐岩在自然条件下是脆性材料.通过长时间的蠕变实验,回归出钙芒硝盐岩蠕变在不同应力水平下随时间变化的曲线,其抗压强度50%时的曲线方程为ε(t)=0.0098ln(t)-0.0014,抗压强度80%时的蠕变曲线方程为ε(t)=0.012ln(t)-0.0056,应力水平高时其蠕变速率高于低应力水平的蠕变速率.钙芒硝属于难溶性盐,其溶解率非常低,在水中溶解速率曲线方程为vt=-0.0005Ln(t) 0.0041;溶解速度方程为v=-0.0002Ln(t) 0.0015.通过理论分析计算得出其溶解完全后孔隙率为35.87%.溶解速率、溶解速度及溶解后孔隙率的研究对充分认识难溶性钙芒硝盐岩水溶开采机理有指导意义.     

钙芒硝盐岩溶解机理细观研究

通过对钙芒硝盐岩磨片的细观观测研究,发现溶解首先发生在其原有的裂隙内,在水的作用下随着时间的推移,原有裂隙宽度不断增加,次生裂隙数量不断增多,使相邻但初始没有贯通的裂隙最终贯通,形成溶剂流动的通道,使溶解开始正常进行。由于其组分的特殊性,易溶的硫酸钠被溶剂带走后,难溶的硫酸钙留在矿石结构中,使溶解后的钙芒硝矿石形成多孔性质的介质,孔隙率最高可达到50%,溶解的比表面积提高,溶解更易进行,渗透性能明显提高。为提高钙芒硝矿的开采效率相关研究提供指导,同时为金属矿溶浸开采和石油开采的研究也有重要的参考价值。     

钙芒硝盐岩溶解渗透力学特性研究

溶解是盐类矿物的基本特性，渗透是流体在溶质浓度梯度、压力梯度及二者共同作用下经过多孔介质的运动。由于矿物组分溶解特性的差异，在一定渗透压力作用下，钙芒硝盐岩体内会产生溶解渗透交互促进作用，从而由低渗透介质变为高渗透的多孔介质，其渗透及力学特性受其矿物组分硫酸钠溶解程度的影响极大，这种特性称之为溶解渗透力学特性。实验结果表明，钙芒硝盐岩的渗透率为溶解渗透时间及渗透压的函数。在围压为2.0MPa、初始渗透压为1．0MPa的溶解渗透作用下，获得不同溶解渗透时间时渗透率与渗透压的关系。由于溶解渗透使得矿物组成及其结构的变化，钙芒硝盐岩在溶解渗透前后三轴力学特性差异也很大，在2．0MPa围压的作用条件下，溶解渗透49h之后，钙芒硝盐岩的强度由未溶解渗透时的46．53MPa，降低为溶解渗透后的11．42MPa：与此同时，弹性模量也由43．700MPa降低为0．834MPa。因此，溶解渗透对钙芒硝盐岩的力学特性有着极大的影响。     

钙芒硝盐岩溶蚀试验研究

 采用μCT225KVFCB型高精度显微CT试验系统,对钙芒硝盐岩试样进行不同溶蚀时间的显微CT扫描,并根据整个溶蚀过程中射线的衰减系数变化,从细观的角度揭示钙芒硝盐岩的溶蚀规律。研究结果表明：随着溶蚀时间的持续,钙芒硝盐岩的密度损伤、孔隙率逐渐增大;随着孔隙率的增大,总比表面积逐渐减小且呈线性下降趋势,而通道比表面积的变化则比较特殊,表现为先增大后减小。研究结果对研究钙芒硝矿床原位溶浸开采的产出率、生产效率和地面沉降具有非常重要的意义。     

钙芒硝盐岩水力压裂裂纹端面特征试验研究

为研究钙芒硝水力压裂作用下裂纹扩展-溶解机理,对钙芒硝矿层的流体化开采提供参考,同时填补水力压裂中只有物理作用而无化学作用的空白,丰富水力压裂理论,作者采用室内试验的方法,分别进行了钙芒硝试件在轴压/围压为5/4 MPa、7/4 MPa、9/4 MPa三种应力条件下的水力压裂实验,并采用3D形貌扫描仪对破坏断面的裂纹形态进行扫描,结合裂纹粗糙度表征公式对试验数据进行计算分析。研究发现:钙芒硝水力压裂是应力和溶解的共同作用,压裂过程大致可以分为水压升高阶段、裂纹扩展阶段、水压下降阶段3个阶段;3个阶段的划分与前人研究成果相同,但裂纹扩展阶段的压力波动剧烈,与其他岩石(例如,煤,页岩)水力压裂试验结果相差较大,其为钙芒硝溶解现象影响所致;不同应力下,钙芒硝水压致裂后裂纹形态不同;当垂向应力差异系数(k)≤0.75时,钙芒硝盐岩产生横向裂纹,k≥1.25时,钙芒硝盐岩将产生纵向裂纹;同一应力状态下钙芒硝清水致裂后裂纹端面粗糙度大于饱和盐水致裂后的粗糙度,不同应力状态下,水压致裂后粗糙度随轴压的增大而增大。研究成果对钙芒硝矿层的原位溶浸流体化开采具有重要的工程价值。     

变压器油中溶解气体分析诊断设备故障

本文针对利用气相色谱法分析变压器油中溶解气体判断设备故障的情况进行简单阐述,并进行实例分析。     

单轴压缩条件下岩盐应力–溶解耦合效应的细观力学试验分析

通过大量的单轴压缩条件下岩盐应力–溶解耦合效应的细观力学试验,发现在应力作用下岩盐的溶解特性会发生显著的变化。采用溶解质量(即宏观溶解速率)与轴向塑性应变和溶解时间之间的关系来定量描述应力作用下岩盐溶解速率的变化,在试验结果的基础上得到溶解质量与轴向塑性应变和溶解时间之间的变化规律;通过不同阶段的裂纹溶解之后形态上的变化,对不同轴向塑性应变下岩盐宏观溶解速率发生变化的机制进行分析。发现在溶蚀作用下,岩盐的力学性质会发生变化。通过对溶解阶段应力随着溶解时间的变化关系的研究,得出溶蚀作用下岩盐力学性质发生变化的机制在于岩盐发生溶解从而使得岩盐裂纹的临界应力强度因子降低。研究成果为进一步研究岩盐的应力–溶解耦合机制奠定了试验依据以及理论基础。     

溶浸-应力条件下钙芒硝孔隙率变化规律研究

采用原位溶浸法开采钙芒硝矿,会使钙芒硝内部物理结构改变,随之会引起其力学性能及渗透性的改变,从而影响原位溶浸开釆效率。利用μCT225kVFC型显微CT试验系统,得到不同溶浸温度、单轴压缩条件下钙芒硝内部结构CT图像,通过孔隙率值的变化归纳出钙芒硝变形和溶蚀规律。研究表明:钙芒硝在35 ℃水中溶浸10 h后发生膨胀,在1 MPa轴向载荷下,处于孔裂隙压密向弹性变形过渡阶段;钙芒硝在浸泡后孔裂隙增长明显,施加1 MPa轴向载荷后,孔裂隙增长不明显;溶浸温度为65 ℃时,钙芒硝孔隙率增长值最大;95 ℃时,孔隙率增长率最大,孔隙变化最明显。研究结果对钙芒硝矿床开采利用具有重要参考价值。     

水工混凝土表面接触溶蚀特性的试验研究

采用加速模拟试验方法,研究了水工混凝土在一定流速软水作用下的表面接触溶蚀特性,并且利用试验数据,对水工混凝土的表面接触溶蚀耐久性进行了评价.溶蚀砂浆表面的微观测试和孔结构测试结果表明,随着表面接触溶蚀时间的延长,混凝土或砂浆中溶出的物质越来越多;掺入粉煤灰,水泥混凝土溶蚀量增大.     

氢氧根离子在膨润土中的弥散规律及其溶蚀作用

高放废物地质处置库中可能出现的碱性孔隙水,会对膨润土的缓冲封闭性能产生不良影响,尤其是碱性孔隙水中的OH^-离子。本文用NaOH溶液模拟碱性孔隙水,用蒸馏水模拟处置库现场的地下水,对初始干密度为1.70 g/cm³的高庙子(GMZ)膨润土试样开展弥散试验,研究OH^-离子在高压实GMZ膨润土中的弥散规律;用pH值为13和13.8的NaOH溶液模拟孔隙水侵蚀GMZ膨润土试样,研究碱性孔隙水侵蚀,GMZ膨润土的溶解规律。结果表明,非稳态条件下,OH^-离子在GMZ膨润土中的弥散系数为1.49×10^-11~1.89×10^-10 m²/s,且弥散系数随着试样两侧溶液浓度差的减小而降低;高pH值碱性孔隙水侵蚀,首先会造成膨润土中含Si和Al矿物的迅速溶解,溶解速率与时间呈近似线性增长关系,且溶液的pH值越高,溶解速率越快。     

煤矸石在不同酸溶液中的溶出特征研究

模拟酸雨环境,用不同pH值溶液浸泡东胜煤矸石(D CG)、薛家湾煤矸石(X CG)、乌海煤矸石(W CG)和对照集料(AGG),测定浸泡液的pH值和煤矸石的质量损失率,并采用X射线衍射XRD进行成分测定和结晶分析,探讨煤矸石被酸化腐蚀的机理.结果表明：浸泡液pH值的主要影响因素有浸泡时间、固液比、试样化学成分、浸泡溶液的酸度,在1d内浸泡液pH值的变化幅度最大,之后趋于稳定;固液比越大,pH值变化越大;D CG和AGG酸性浸泡液的pH值变化规律一致,X CG和W CG的变化规律相似;各样品在酸性浸泡条件下的质量损失率较大的主要原因是其晶体结构遭到了不同程度的破坏,同时也使其抗剪强度降低.     

小井间距双井水溶造腔模型试验研究

以湖北云应盐矿水溶造腔现场先导试验为背景,在室内开展了小井间距双井水溶造腔模型试验研究,并压制出一种可用于模拟水溶造腔的大尺寸型盐。基于相似理论中的量纲分析法,建立了现场造腔与模型试验的相似比关系。研究结果表明:卤水平均浓度随造腔时间的增加而增大,并最终达到一个稳定的状态;在造腔速率上,试验1的提管方式要优于试验2,说明提进水管的方式更适合小井间距双井水溶造腔;试验1形成的腔体形状为"台阶状",可通过增加提管的次数来消除边界的不规则,小井间距双井水溶造腔的提管次数可借鉴单井水溶法,以8~10次较为合适,试验2形成的腔体形状为"宝塔状",此形状在空间利用上较差;小井间距双井水溶造腔形成的溶腔横截面为非对称的椭圆形,两组试验溶腔横截面的长短轴之比分别为1.44和1.17。     

小井间距双井水溶造腔腔体扩展规律研究

搭建了双井水溶造腔的试验装置,采用室内模型实验的方法研究了不同注水流量和井间距时腔体体积扩展规律。结果表明:(1)排卤口卤水浓度随注水流量的增加而减小,腔体体积随注水流量的增加而增加;注水流量越大,盐岩壁溶蚀速率也越大,注水口溶蚀速率要大于排卤口溶蚀速率。(2)井间距对卤水浓度的影响没有注水流量明显,浓度随井间距的增加缓慢地增长;井间距对溶腔体积的影响也较小,井间距由2 cm增加为4 cm,腔体体积增长了2%,井间距由6 cm增加到8 cm,腔体体积仅仅增长了1.8%;井间距主要影响腔体的扁平程度,井间距越大,腔体形状越扁平。该研究可为现场开展小井间距双井水溶造腔提供指导。     

不同埋深的植筋群锚连接受拉试验研究

进行了埋深为10d和15d(d为钢筋直径)两种情况下植筋群受拉试验。研究结果表明,植筋群埋深15d时的屈服荷载较10d时的提高约22.5%,极限承载力提高约6.3%。破坏时二者的钢筋均达到屈服,为钢筋受拉破坏。埋深10d破坏时基材混凝土表面开裂严重,表现出锥体破坏的趋势;埋深15d破坏时为钢筋拉断,钢筋周围有混凝土小锥体破坏。建议工程应用中最小埋置深度取15d,并提出植筋群受拉承载力计算式。