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凝结水对碳酸盐岩溶蚀实验及数值模拟分析
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:《岩石力学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU458[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中国地质大学地质调查研究院,湖北武汉430074, [2]中国地质大学工程学院,湖北武汉430074, [3]龙门石窟研究院,河南洛阳471003
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(40972183,40972186)
中文摘要:

为保护石质文物免遭其侵害,有必要进行凝结水作用机制研究。基于溶蚀实验研究方法,采用自行研制的静态和动态溶蚀模拟实验系统,全面模拟凝结水对碳酸盐岩的溶蚀。在实验过程中,考虑CO2、温湿度等条件,分析不同因素对溶蚀过程的影响,并实时进行质量损失、微观结构、水质变化等测试分析。最后借助Phreeqc软件进行溶蚀数值模拟,进行对比验证分析,验证模拟实验的准确性。静态和动态模拟实验均表明凝结水会造成碳酸盐岩溶解,且随CO2浓度增大而增加,对灰岩溶蚀效果强于白云岩;动态实验模拟水汽凝结过程中,微观水汽侵入性强,更易造成白云岩溶蚀量和岩石孔隙率显著增大;实验溶蚀过程和计算的溶蚀深度与数值模拟结果一致,溶蚀曲线呈二次型,溶蚀过程前期较快后期较缓,计算1 a内灰岩的溶蚀深度为0.027 6 mm,白云岩的溶蚀深度为0.013 6 mm。

英文摘要:

In order to protect stone relics from the infraction of condensation water,it is necessary to study the mechanism of condensation water. Based on dissolution experimental methods,the dissolution of condensation water on carbonate rocks was stimulated with the self-made static and dynamic experimental system. Considering CO2 concentration,temperature and humidity,the effect of different factors on the dissolution process was analyzed and the mass loss,microstructure,water change,and etc. were tested during the experiment process. Finally,the process of dissolution was stimulated by the numerical software Phreeqc to verify the accuracy of simulation experiment. Static and dynamic simulation experiments show that condensation water dissolves carbonate rocks increasing with CO2 concentration and the dissolution of limestone is greater than dolomite. In the dynamic simulation experiment of vapor condensation,dolomite dissolution and rock porosity are significantly increased because the microscopic vapor is strong intrusive. Dissolution process and calculated dissolution depth are consistent with numerical simulation results. Dissolution curve shows quadratic indicating that preliminary dissolution is faster and post-dissolution is gentler. Calculated dissolution depth of limestone is 0.027 6 mm and the dissolution depth of dolomite is 0.013 6 mm in a year.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823