高等学校全国优秀博士学位论文作者专项资金(200959)
- 作品数：11 被引量：88H指数：6
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- 相关机构：太原理工大学山西农业大学山西工程技术学院更多>>
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- 相关领域：矿业工程建筑科学化学工程更多>>
- 钙芒硝单轴压缩力学特性的试验研究
- 2012年
- 利用高精度μCT225KVFCB显微CT试验系统和JL型微机控制电液伺服万能试验机,对钙芒硝单轴压缩力学特性进行了研究。研究表明:钙芒硝压密阶段不明显,且存在刚性阶段;钙芒硝单轴抗压强度平均为7.54 MPa,属于软岩,其单轴抗压强度随着物质密度的增大而增大,随物质密度不均匀程度增大而减小,且与X射线衰减系数、衰减系数方差呈线性拟合关系。
- 刘中华薛晋霞胡耀青徐素国
- 关键词：岩石力学钙芒硝CT
- 溶浸作用下难溶盐岩力学特性弱化及细观机制研究被引量：10
- 2014年
- 岩石材料的宏观力学特性与其内部细观结构演化有十分密切的关系,对典型难溶盐岩钙芒硝在盐溶液溶浸环境下力学特性弱化和细观结构演化进行研究,初步揭示其力学特性弱化的细观机制。研究发现:在盐溶液溶浸作用下,由于矿体胶结物中亲水性矿物吸水膨胀崩解、钙芒硝中硫酸盐的溶解、化学反应离子交换、氯离子侵蚀损伤等因素的作用,钙芒硝孔隙率随"溶液浓度"和时间的变化而非线性演化,从而导致力学特性严重弱化。在盐溶液中溶浸20 d,钙芒硝强度弱化系数低至0.1~0.2。由于钙芒硝矿体内泥质胶结成分的水理水化作用,泥质部分膨胀或崩解,钙芒硝矿体变形表现出应变软化与韧性破坏特征。细观结构演化结果表明,盐溶液溶浸作用下,难溶钙芒硝孔、裂隙演化缓慢,但在淡水溶液中孔隙演化速度是半饱和与饱和溶液中的数倍甚至数百倍。淡水中溶浸48 h后孔隙率高达16.62%,是原始状态孔隙率的9倍;半饱和盐溶液溶浸48 h后,孔隙率是原始状态的3倍,而饱和溶液溶浸48 h后,孔隙率增幅仅为2.8%。孔隙率变化主要是由于钙芒硝矿体中硫酸盐的溶解和结晶,胶结物成分(主要为伊利石、蒙脱石)的水理、膨胀,这也是钙芒硝力学特性弱化的根本原因。本研究对深入认识可溶岩(包括钙芒硝)物理力学特性弱化,并指导盐类矿床原位溶浸开采及层状盐岩溶腔油气储库建造等相关工程实践,具有重要理论意义与应用价值。
- 杨晓琴梁卫国于艳梅张传达于伟东赵阳升
- 关键词：岩石力学钙芒硝细观结构
- 原位溶浸采矿理论研究被引量：26
- 2012年
- 在对钙芒硝盐矿溶解渗透试验、油页岩及不同煤种热解试验研究基础上,发现矿体溶解或热解过程中,矿体中固体骨架、孔隙结构以及渗透性随溶解时间或热解温度不断衍化的规律特征。根据试验结果,结合理论分析,初步建立了原位溶浸采矿的理论架构、本构规律及耦合数学模型,为不同矿床原位溶浸开采理论建立及工程模拟,提供了重要理论指导。
- 梁卫国赵阳升徐素国于艳梅
- 关键词：多场耦合数学模型
- 钙芒硝空隙的CT实验研究被引量：4
- 2011年
- 采用μCT225KVFCB高精度显微CT试验系统,利用CT衰减系数,从细观角度研究了自然状态下钙芒硝的空隙情况。研究表明：钙芒硝岩样的空隙度仅为0.59%~0.7%,等效空隙直径仅为1.11μm。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。
- 刘中华胡耀青徐素国梁卫国
- 关键词：钙芒硝空隙度
- 钙芒硝溶解渗透试验研究被引量：5
- 2013年
- 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。
- 刘中华薛晋霞胡耀青徐素国梁卫国
- 关键词：岩石力学钙芒硝CT
- 常温下不同浓度盐溶液中石膏细观结构衍化研究被引量：5
- 2013年
- 为了研究层状盐岩矿床水溶开采及其中油气储库建造过程中、盐溶液对石膏夹层溶蚀破坏的影响,以及了解不同浓度盐溶液作用下石膏的细观结构变化,本文使用扫描电子显微镜(SEM),对常温下不同浓度盐溶液溶浸作用下的石膏试件进行了细观结构衍化及其特征分析。研究发现:在不同浓度盐溶液中,由于晶体溶浸水化、吸水膨胀以及饱和溶液中晶体析出等作用影响,石膏晶体结构与尺寸会发生不同程度的变化。在不同浓度盐溶液中石膏晶体细观结构的变化,严重影响石膏夹层的物理力学特性,开展不同环境(温度、浓度、压力等)条件下石膏及相关盐岩夹层物理力学特性研究有重要理论意义与应用价值。
- 于伟东梁卫国于艳梅杨晓琴
- 关键词：SEM石膏
- 不同温度下钙芒硝矿溶解细观结构显微CT试验研究被引量：12
- 2012年
- 对不同溶浸条件下的钙芒硝矿样进行了显微CT扫描实验,观测钙芒硝某一固定层面的物理细观结构在水溶液溶浸作用下的变化规律与特征,揭示了溶浸温度与时间对钙芒硝溶解特性的影响。结合钙芒硝溶解的宏观质量变化与细观孔隙率及裂纹演化,研究了不同温度下的钙芒硝溶解特性。根据实验与理论分析结果,得到:钙芒硝矿中Na2SO4在未达到其饱和溶解度前,溶解不断进行,同时,存在CaSO4的溶解与水化结晶两个动态平衡;溶解和结晶的速度影响钙芒硝孔隙率的变化;室温溶浸时,钙芒硝容易碎裂,35℃时,钙芒硝溶解相对稳定,65℃和95℃时,短时间内溶解速度较高,随着时间增长,溶解速度减小,且95℃溶速低于65℃;不同温度钙芒硝的溶解-渗透方式不同。
- 杨晓琴梁卫国张传达高红波于艳梅岳广义张鹏
- 关键词：钙芒硝细观结构
- 温度-浓度耦合作用下可溶岩钙芒硝溶浸细观结构演化被引量：11
- 2014年
- 岩石细观结构通常随外部环境变化而逐渐发展演化，为了研究不同溶浸条件下钙芒硝细观结构演化的规律。通过对特殊的钙芒硝可溶岩在不同温度与浓度溶液中溶蚀过程进行显微CT观测，以孔隙率为表征参数，研究了不同温度、不同浓度盐溶液中，4mm×4mm×9mm长方体试样同一截面的孔隙结构演化特征。试验结果表明，各种条件下钙芒硝均由表及里进行溶解，孔隙发展具有明显的渐进过程；3种浓度条件下，钙芒硝在淡水中的溶浸速度及细观结构演化最快，孔隙率随时间呈线性规律急速增大。在常温淡水溶液中溶浸48h后，钙芒硝的孔隙率较初始孔隙率增大近10倍，而在半饱和与饱和盐溶液中仅增大1～2倍。不同温度条件下，95℃溶液比常温溶液作用下钙芒硝孔隙率演化速率提高了4～5倍。溶浸作用下钙芒硝可溶岩孔隙率演化存在显著温度与浓度效应。
- 杨晓琴于艳梅张传达梁卫国徐素国赵阳升
- 关键词：钙芒硝溶浸开采孔隙率
- 钙芒硝盐岩溶蚀试验研究被引量：19
- 2010年
- 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。
- 刘中华徐素国胡耀青冯增朝梁卫国赵阳升
- 关键词：岩石力学钙芒硝盐岩溶蚀
- 高温盐溶液浸泡作用下石膏岩力学特性试验研究被引量：27
- 2011年
- 为研究盐矿水溶开采或盐岩溶腔储库建造过程中,石膏岩夹层在温度与含Cl-盐溶液长时间共同作用下的力学特性,进行主要内容包括石膏岩在40℃,70℃半饱和、饱和盐溶液浸泡作用之后的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度试验,通过对比分析揭示石膏岩在这一特殊条件下的力学特性。主要结论如下:随温度升高、盐溶液浓度增大、浸泡时间的延长,石膏岩强度呈降低弱化趋势。浸泡60 d后石膏岩单轴抗压强度弱化系数为0.10～0.73;弹性模量随温度与浓度变化也呈线性规律降低,从40℃半饱和溶液中的5.92 GPa降至70℃饱和溶液中的0.21 GPa。相同条件下,抗拉强度也从在40℃环境下的0.64～0.66 MPa,降至70℃环境下的0.27～0.47 MPa。在70℃饱和盐溶液中浸泡60 d之后,石膏岩莫尔–库仑剪切强度拟合方程为τ=0.4+σtan38.9°,而相同条件下浸泡30,80 d之后的剪切强度拟合线性方程分别为τ=1.24+σtan41.3°,τ=0.65+σtan39.3°。随浸泡时间的延长,石膏岩的黏聚力与内摩擦角均呈降低趋势。为区分石膏岩在不同条件下的破坏方式及其差异,定义岩石变形破坏脆性指标——破坏刚度,将其近似为岩石单轴压缩应力–应变曲线峰后破坏段斜率。实测结果表明,在干燥、40℃半饱和到70℃饱和溶液几种条件下,石膏岩的破坏刚度分别为704.4,690.1,218.9,255.2,19.5 GPa。相应破坏方式也由脆性向脆延性、延性转变。本研究对深入揭示石膏岩水力学特性及指导层状盐岩矿床储库溶腔控制溶解建造具有重要理论意义与应用价值。
- 高红波梁卫国杨晓琴张传达岳广义张鹏
- 关键词：岩石力学强度弱化
