산성용액 작용에 따른 암석 침수시간 척도 및 열화 예측 모델 연구

개요:

암석 덩어리의 열화에 대한 물-암석 상호 작용의 영향을 연구하기 위해 pH 값이 낮은 용액에 샘플을 담그는 효과는 분명하지 않습니다. , 침지 시간이 길고 침지 시간이 결과에 더 큰 영향을 미칩니다. 다양한 pH 값을 갖는 화학 용액의 침식 효과를 기반으로 삼협 저수지 지역의 제방 경사면에 있는 사암을 연구 대상으로 삼았습니다. 암석에서는 암석의 침수 시간 규모 문제와 침수 손상 후 강도 모델이 개발되었습니다. H+ 물질의 양을 지표로 고농도 황산용액을 사용하여 단시간에 저농도 용액의 반응속도를, 장기간에 걸쳐 저농도 용액의 화학적 침식효과를 모사합니다. 기간. 동시에 침지 시간이 사암 시료에 미치는 영향을 분석하여 사암 부식 침지 깊이와 침지 시간 사이의 관계를 얻었습니다. 결과에 따르면 피팅 개수가 4차에 도달하면 피팅 곡선이 기본적으로 데이터 지점과 일치하는 것으로 나타났습니다. 이는 고농도 황산 용액의 반응을 사용하여 저농도 산 용액의 반응을 시뮬레이션하는 것이 가능함을 나타냅니다. 암반의 pH 값이 낮을수록 침지 시간이 증가함에 따라 시간당 계산된 H+ 물질량의 변화가 불규칙하게 나타나며 H+ 반응 표면은 표면에서 내부로 점차 깊어지며 침지 경로도 달라집니다. 또한 지속적으로 길어져 부식 침수 속도가 점차 증가합니다. 암반 열화 손상모델에 대한 사암 강도변수의 정확도 검증 분석을 통해 예측모델이 열화 후 암반강도 변화 추세를 더 잘 반영할 수 있음을 보여주었다.

키워드:

화학적 용액, 침수, 손상 모델

저자 소개:

1980—), 남성, 수석 엔지니어, 박사. 주로 수자원 보존, 수력 발전 및 지질 공학 연구에 종사했습니다. 이메일:zhoujifang@ylhdc.com.cn;

자금:

중국 국립자연과학재단(U1765206)

인용:

저우지팡. 산성 용액의 작용에 따른 암석 침수 시간 규모 및 악화 예측 모델에 대한 연구 [J]. 수자원 보존 및 수력 발전 기술(중국어 및 영어), 2021, 52(8): 162-171. 지팡． 산성 용액의 영향에 따른 암석 침수 시간 규모 및 열화 예측 모델에 관한 연구［J] 수자원 및 수력공학, 2021, 52(8): 162-171. 이동 과정에서 용액은 주변 암석 덩어리와 물리적, 기계적, 화학적 상호 작용을 지속적으로 겪으며, 이는 주변 암석 덩어리의 광물 입자 간의 결합 능력을 약화시키고 이러한 장기적인 물 속에서 물질 구성과 기공 구조를 변화시킵니다. 암석 상호 작용, 암석 덩어리 몸체 내부의 결함이 더욱 확장되면 암석의 물리적, 기계적 특성이 점진적으로 악화되어 주변 암석과 경사면의 장기적인 안정성에 막대한 숨겨진 위험이 초래됩니다.

최근 몇 년간 국내외 많은 학자들이 암반침수로 인한 환경피해를 화학적 메커니즘의 관점에서 일련의 연구를 진행해 왔다. KUVA 등은 화학적 용액을 사용하여 암석을 다양한 시간에 담그고 X선 단층 촬영과 SEM 전자 현미경을 결합하여 암석의 미세 기공 구조를 알아냈으며 이는 암석의 미세한 침수 손상에 대한 추가 분석의 기초를 제공합니다. TIWARI 등은 다양한 용액 토양의 유체 침투를 사용하여 악화된 토양의 전단 잔류 강도, 화학적 조성 및 소성 변형 간의 관계를 얻었습니다. 이 연구 방법은 암석 샘플의 침수 손상에 대한 참고 자료를 제공할 수 있습니다. 또한 많은 학자들이 침수 후 암석의 물리적, 기계적 성질과 반응 메커니즘에 관한 침수 손상 연구를 다수 수행해 왔으며, 많은 결과는 암석 역학 발전에 중요한 연구 기반을 제공합니다. 그 중 Fu Yan, Liu Xinrong 등은 단축, 삼축 압축 및 전자현미경 스캐닝을 사용하여 산성 건습식 주기가 있는 사암을 분석했으며 산성 건습식 주기가 응집력 c의 악화에 더 큰 영향을 미친다는 결론을 내렸습니다. 이 결과는 경사 관리에 대한 이론적 기초를 제공합니다. Yu Jin 등은 다양한 화학 용액에 담근 후 미사암의 물리적 특성과 미세 구조를 테스트하여 화학적 장기 감쇠를 얻었습니다. 부식과 동결하중의 결합효과에 따른 미사암 강도의 법칙을 확립하고, 미사암 강도의 비선형 감쇠 특성을 반영할 수 있는 예측 모델을 확립했으며, Wang Sijing 등은 물-암반 반응의 대모드 및 소모드 이론을 사용했습니다. 폭우나 인간 공학 활동 중에 자연계 암석의 심각한 변형과 ​​파괴가 자주 발생하는 이유를 설명합니다. 이전 연구자들은 전자현미경과 역학을 통해 침수 후 암석의 미시적 및 거시적 변화를 연구해 왔으며, 이 결과는 중요한 연구 가치를 가지며 암석 침수 손상을 연구하는 데 효과적인 수단을 제공합니다.

화학적 손상 모델 연구 측면에서 Li Ning 등은 pH 값이 다른 용액을 사용하여 석회질 시멘트 장석 사암에 침수 손상을 수행하고 석회질이 포함된 사암의 기계적 특성이 약화되는 것을 연구했습니다. 산성 환경에서의 시멘트 문제를 해결하고 화학적 동역학의 관점에서 사암 손상 모델을 확립했습니다.

Huo Runke 등은 실내에서 장기간 가속 부식을 통해 산성 부식된 사암의 물리적, 화학적 특성을 연구하고 산성 환경에서 엔지니어링 내구성 평가를 위한 참고 자료를 제공하기 위해 산성-암석 반응 운동 모델을 확립했습니다. Wang Wei 등은 손상된 붉은 사암에 대해 3축 크리프를 수행함으로써 켈빈 모델을 기반으로 물 화학을 고려한 사암 유변학적 손상 구성 모델을 제안했습니다. 이 모델은 암석 유변학 과정의 선형 및 선형 과정을 잘 설명할 수 있습니다. Deng Huafeng[21]은 물-암석 상호 작용 과정에서 사암의 3축 압축 응력-변형률 곡선의 특성을 기반으로 사암 손상 구성 모델을 세그먼트화하여 여러 단계에서 사암의 기계적 특성을 설명했습니다. 저수지 제방 경사의 장기적인 변형 분석은 참고 자료를 제공합니다. 현재 화학용액 침수가 암석 역학적 성질에 미치는 영향에 대한 연구 및 관련 연구는 많이 있지만, 대부분은 화학용액 침수 손상이 암석 기계적 성질에 미치는 영향과 손상 구성모델 연구에 중점을 두고 있다. 그러나 침지 손상의 시간 효과가 공정 및 결과에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 없습니다. 이는 암석 분해에 대한 다양한 농도의 화학 용액에 침지하는 시간 규모의 영향, 특히 길이의 영향을 완전히 반영할 수 없습니다. 데이터 정확성에 대한 몰입 시간.

pH 값이 낮은 용액에 시료를 담그는 효과가 미미하고 장기간 침지하는 동안 결과에 더 큰 영향을 미치는 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 다양한 황산 용액에 사암을 담그는 방법을 연구합니다. pH 값을 단시간에 저농도 황산용액의 반응속도(H+ 물질의 양의 변화로 특징지어짐)와 장기간에 걸쳐 저농도 용액의 화학적 침식효과를 검증하였습니다. 방법의 타당성, 산성 용액의 효과 요약 암석 침수의 시간 규모 효과를 이해하고, 사암 부식 침수 깊이와 침수 시간 사이의 기능적 관계를 확립하고, 탄성 계수와 침수 시간 사이의 관계 모델을 확립합니다. 사암 침수 피해 이후의 기간을 파악하고, 사암의 강도 매개변수를 이용하여 모델을 정확하게 예측하고 검증 분석을 실시합니다.

1.1 장비

중국과학원 무한 암석 및 토양 역학 연구소에서 개발한 RMT-150C 암석 역학 시스템을 주요 플랫폼으로 삼아(그림 1 참조), 장비는 단축 압축을 수행할 수 있으며, 삼축 압축, 직접 전단 및 간접 신장(브라질 방식)은 모두 서보 제어로 제어됩니다. 이 기사에서는 주로 단축 압축에 이 플랫폼을 사용합니다. LC-pHB-1M 디지털 디스플레이 pH 측정기(그림 2 참조)는 암석을 담그기 전과 후에 4가지 산성 용액의 pH 값을 측정하는 데 사용됩니다. 온도와 pH를 이중으로 표시하는 pH 측정기입니다. 단일 칩 마이크로컴퓨터로 제어되며 산업, 광업, 연구에 적합합니다. 연구소의 연구실에서는 시료를 채취하여 수용액의 산도(pH) 값을 측정하고 전극 전위(mV) 값을 측정합니다.

1.2 암석시료 성상 및 용액 준비

삼협저수지 바동부분 저수지 제방 사면에서 채집한 사암을 연구대상으로 하여 암석시료를 가공하였다. 100mm 실린더의 경우 암석 샘플 직경 오류는 0.3mm이고 끝 표면 불균일 오류는 0.05mm입니다. 암석은 상대적으로 밀도가 높고 접촉 접합되어 있습니다(입자 함량이 높고 시멘트 함량이 낮습니다). ). 암석의 쇄설성 물질은 주로 석영, 백운석, 장석, 암석 파편 및 흑운모입니다. 입자 크기는 0.1~0.3mm이고 모래 입자는 주로 0.15~0.2mm입니다. 이는 중간 입자의 사암에 속하며 단일 편광과 교차 편광이 그림 3에 나와 있습니다.

시간을 단축하고 다른 요인의 간섭을 제거하기 위해 암석 담금에는 pH 값이 낮은 황산 용액을 사용합니다. 초기 용액 pH는 pH=1, 2, 3이며, 각각 도 4에 나타나 있으며, 침지기간은 1시간, 12시간은 측정기간으로 측정값에는 용액의 순간 pH값과 시료의 직경이 포함된다. 침지 기간 중 12시간을 기간으로 사용하는 주요 이유는 다음과 같습니다. (1) 측정 기간이 짧을 경우 측정된 데이터의 차이가 명확하지 않아 효과적인 데이터를 비교 및 ​​분석하기 어렵습니다. 12시간 주기의 밀도는 시간에 따른 H+ 물질의 양 변화를 반영하기에 충분합니다.

삼협저수지 지역의 수암화학은 주로 화학적 용해를 통해 사면암의 표면 특성을 변화시킨다. 사용되는 침지액은 pH 값이 낮은 황산 용액이다. 변환 기준을 설정하고 둘 사이의 상응 관계를 설정함으로써 시간 척도를 사용하여 둘 사이를 변환할 수 있습니다. 즉, 동일한 양의 H+ 물질을 소모하는 조건에서 각각에 필요한 시간입니다. . 동시에 담금은 필요한 시간을 효과적으로 단축할 수 있으며 단시간에 pH=0-7을 포괄하는 곡선을 얻을 수 있습니다. 짧은 시간에 오랜 시간을 시뮬레이션하면 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 온도 변화도 효과적으로 줄일 수 있습니다. 테스트 결과에 대한 교란과 같은 외부 요인의 영향으로 인해 결과가 더욱 정확하고 신뢰할 수 있습니다.

2.1 측정 아이디어

(1) 상대적인 시간 척도를 나열하십시오. pH=1인 용액에서 하루에 소비되는 수소이온 물질의 양은 γPH=1이고, pH=4인 용액에서 하루에 소비되는 수소이온 물질의 양은 γPH=4이다. 둘 사이의 시간 척도는 λ= γPH=1/ γPH=4입니다. 즉, pH=1의 용액에 하루 동안 담근 암석 시료의 반응 효과는 pH=1의 용액에 담근 암석 시료의 반응 효과와 동일합니다. λ일 동안 pH=4의 용액.

(2) 동일한 반응 곡선에서 서로 다른 pH 값에서 서로 다른 H+ 물질의 양 변화를 비교합니다. 서로 다른 H+ 물질의 양 변화 비율이 시간 척도 비율입니다. 측정 기간의 선택과 측정 지점 수의 결정이 중요합니다.

2.2 측정 주기 선택 및 측정 지점 수 결정

2.2.1 측정 주기를 1시간으로 한다

그림 4와 같이, 각 두 데이터 포인트 간 측정 간격은 1시간이며 다항식 피팅이 사용됩니다. 그림 4에서 볼 수 있습니다. (1) 피팅 수가 4차에 도달하면 피팅 곡선이 기본적으로 데이터 포인트와 일치하고 피팅 결정 계수 R2가 0.95에 도달합니다. 피팅 신뢰도는 매우 높습니다. , 이는 고농도의 산이 사용되었음을 나타냅니다. 용액의 반응을 통해 저농도의 산 용액과 암반의 반응을 모의하는 것이 가능합니다. (2) 낮은 pH 값에 대해 H+ 물질의 양 변화는 다음과 같이 계산됩니다. 표에서 반응물질이 변하면 농도가 높아질수록 사암시료의 백운석, 방해석, 기타 물질과 반응하여 황산용액이 된 후 물이 생성된다. 농도가 높을수록 물과 함께 안정한 수화 H+를 형성하여 짧은 시간에 안정한 수화 H+를 형성합니다. 낮은 pH 값에서 H+ 물질의 양 변화는 규칙성이 부족합니다.

따라서 실제 조건에 따라 측정 기간과 측정 기간을 선택해야합니다. 다음으로 다른 요인으로 인한 교란으로 인해 H+ 물질의 양이 모호해지지 않도록 측정 기간을 늘리는 것을 고려하겠습니다. 시간에 따른 다양한 pH 값 변화 패턴.

2.2.2 측정기간은 12시간

피팅 과정에서는 피팅 곡선의 관찰을 바탕으로 0보다 큰 값을 순서대로 제거합니다. 객관적인 규칙을 충족하려면: pH 값이 증가함에 따라, 즉 용액 내 H+ 농도가 감소함에 따라 H+ 종의 양 변화가 감소합니다.

다항식 피팅 - 값이 너무 크고 피팅 중 반올림 오류가 너무 커서 다음에서는 다항식 피팅과 로그를 먼저 사용한 다음 선형 피팅을 사용합니다(그림 5 및 그림 6 참조). 두 가지 분석 효과.

그림 5와 그림 6에서 볼 수 있습니다. (1) 측정 기간이 시간인 경우 pH=4 이상의 pH 값을 갖는 용액을 사용하는 것이 좋습니다. pH에서의 피팅 곡선. =3은 pH 값과 다릅니다. >5인 용액을 예측할 때, 얻어지는 H+ 물질의 양 변화는 실제(한정 규칙)와 반대입니다. pH가 낮으면 일관된 곡선을 얻기가 어렵습니다. 피팅을 통해 식별된 규칙으로 (2) 더 높은 농도를 사용하면 더 짧은 시간에 낮은 농도의 반응 속도(H+ 물질의 양 변화로 특징지어짐)와 낮은 농도 용액의 화학적 침식 효과를 시뮬레이션할 수 있습니다. 두 용액의 농도가 가까울수록 시뮬레이션 효과가 더 좋아집니다. 농도 차이가 큰 시뮬레이션은 특정 오류를 가져오며, 이는 반응의 다른 요인의 교란 및 이 시뮬레이션의 전제 가정과 관련됩니다.

2.3 다양한 pH 값의 계산 및 예측에 대한 종합적인 비교 분석

위의 시간 척도 방법에 따라 측정된 값에 대해 해당 pH 예측 값을 얻었습니다. 4개의 서로 다른 pH 값을 종합적으로 비교 분석했습니다(그림 7 참조). 그림 7에서 알 수 있듯이, 이 예측 방법은 특정 조건에서 신뢰할 수 있고 합리적입니다. pH가 2, 3, 4일 때 예측값과 측정값이 잘 일치합니다. =4 및 pH=3에 해당하는 예측값 둘 사이의 차이는 0.14에 불과합니다. 이는 이 방법의 예측 정확도가 낮은 농도에서 매우 높음을 의미하지만 pH=1에서의 예측값은 측정된 값과 크게 벗어납니다. 값은 최대 차이가 1.59로 이는 이 방법이 고농도 산 용액에 사용됨을 나타냅니다. 예측의 정확도가 감소합니다. 이는 또한 농도 차이가 클수록 예측 편차가 커진다는 결론을 확인시켜 줍니다.

반응 중 생성된 2차 광물 점토 입자가 기존 관통공을 막지 않아 반응 속도가 저하될 것으로 추정된다. 실제 반응에서 이러한 막힘으로 인한 반응 표면 dS의 감소는 시편의 더 큰 표면적 S, 즉

에 비해 매우 작습니다. 따라서 이 가정은 사실입니다. 위의 함량 분석을 통해 선택된 시간 내에서 반응속도에 의해 소모되는 H+ 물질의 양은 시간에 비례한다는 결론을 내릴 수 있다. 즉,

식에서 t는 시간을 나타낸다. ;C는 상수이다.

위의 시간 척도 관계는 산성 용액에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 대략적인 처리 후 알칼리성 용액이나 기타 화학 시약에 암반을 담그는 경우에도 적용될 수 있습니다. 산성 용액의 경우, 이 방법은 암반 침수 과정에서 암질 악화의 주요 요인이 암반 광물과 용액 내 수소 이온 간의 반응인 상황에 적합합니다.

3.1 침지현상 분석

시험에 사용된 사암은 중세립 사암이며 침지과정에서 황산용액과 반응하는 물질은 주로 방해석과 백운석의 반응식은 다음과 같습니다.

사암과 황산 용액의 반응 후 생성물이 표면에 부착되어 반응 속도가 느려집니다. 왜냐하면 반응 생성물은 대부분 "다공성" 및 "라멜라"이기 때문입니다. (그림 8 및 그림 9 참조), 용액이 내부 암석 덩어리와 계속 더 반응할 수 있도록 반응이 진행됨에 따라 용액의 pH 값이 점차 감소하여 표면에서 내부로 반응이 점차 진행됨을 나타냅니다. 그리고 반응속도는 점점 느려집니다.

산 침지 과정에서 침식을 통해 광물 입자 사이의 연결 상태가 변화하는 경우가 많다.

일부 광물 입자, 특히 시멘트가 주로 탄산염으로 구성되어 있는 경우, 위에서 언급한 접합 유형이 충전 접합에서 접촉 접합으로 바뀌거나 시멘트가 열화되거나 사라지게 됩니다. 암석 덩어리의 광물 구성이 주로 탄산염이거나 물에 잘 녹는 경우(예: 석회질 사암) 침수 침식 후에 표본의 전반적인 붕괴 및 과립화가 발생하여 암석에서 토양으로 빠르게 변형됩니다.

3.2 사암 부식 침수 깊이 계산

테스트 동안 침지된 시료의 직경 D는 버니어 캘리퍼스를 사용하여 정기적으로 측정되었으며, 각 측정 동안 3개 또는 4개의 측정 지점이 있었습니다. 측정 대상으로 선택한 후 평균값을 계산한다. D는 4회 측정 직경의 합이고, D/4는 4회 측정 기간에 해당하는 부식 침수 깊이를 데이터의 피팅 분석을 통해 알 수 있다. 시간에 따른 부식 침수 깊이의 변화는 다음 공식을 따릅니다.

공식에서 a와 b는 암석 특성, 온도 및 기타 요인에 의해 결정되는 매개변수입니다. 이 샘플의 경우 a =입니다. 0.391 및 b = 0.154.

그림 10은 시간에 따른 부식 침수 깊이의 변화 곡선을 나타낸 것으로, 침지 초기에는 부식 깊이가 급격하게 증가하고, 침지 시간이 증가함에 따라 부식 침수 깊이도 커지는 것을 알 수 있다. 점차 속도가 느려집니다. 그 이유는 다음과 같습니다: (1) 침지 시간이 증가함에 따라 용액 내 H+ 물질의 양이 점차 감소하고 용액의 pH 값이 점차 증가하여 부식 침지 속도가 점차 느려집니다. (2) 종료 전에; 화학반응 중 반응표면이 표면에서 내부로 점차 깊어지며, H+ 침지 ​​경로도 지속적으로 길어져 부식 침지 깊이가 점차 느려집니다.

4.1 화학적 피해 모델 구분

현상 분석을 바탕으로 암반은 3개 지역으로 구분된다(그림 11 참조).

4.1.1 탈락 영역

탈락 영역은 시료의 표면층으로, 침식 후 시료에서 분리됩니다. 약간의 외부 힘), 더 이상 하중을 지지하는 뼈대 역할을 하지 않습니다. 이 영역에서 수소 이온과 반응할 수 있는 모든 물질이 반응했다고 가정합니다.

낙석 샘플의 부피 측정: 단위 시간당 pH 값 테스트에 해당하며 버니어 캘리퍼스를 사용하여 시편의 직경을 측정하고 시편의 직경 변화를 측정합니까? 변환 후 얻을 수 있는 시간에 따른 변화 패턴 시간에 따른 암석시료의 탈락량 변화 패턴.

4.1.2 진행성 손상 구역

진행성 손상 구역은 쉐딩 구역에 인접하지만 시멘트는 부분적으로만 용해됩니다. 이 영역은 하중 지지 프레임의 일부로 사용될 수 있습니다. 시편이 작고, 구멍이 많으며, 표면에 연결된 손상률이 큰 경우에는 시편의 점진적인 손상 영역이 시편의 코어를 관통하는 것으로 간주되며 시편은 2개로만 구성됩니다. 부분: 쉐딩 존(shedding zone) 및 점진적 손상 존(progressive Damage zone). 이 영역의 화학적 손상은 점진적이며, 반응 표면에서 멀어질수록 손상은 작아집니다. 이 영역의 수소이온 소모량은

식에서 H는 시료를 반응에 담그기 전 pH 측정기로 측정하고 계산한 용액에 포함된 수소이온의 수이고, Ht+는 반응물에 담길 때이다. 시료를 t 동안 담급니다. pH 측정기를 사용하여 결과 용액에 포함된 수소 이온의 수를 측정하고 계산합니다.

이 영역에 용해된 시멘트의 양은 다음과 같습니다.

4.1.3 손상 방지 구역

손상 방지 구역은 화학적 손상을 일으키지 않으며 다음과 같습니다. 하중을 지탱하는 골격의 필수적인 부분입니다. 표본이 충분히 크거나 표본의 표면 제품 구조가 조밀하여(예: 석회석 표본) 내부 암석 덩어리와 수소 이온의 추가 반응을 방지할 수 있는 경우 표본 내부에 그렇지 않은 영역이 있을 수 있습니다. 산성용액에 의해 침식되는 영역을 무손실 영역이라고 합니다.

4.2 침수 후 모델 탄성계수 예측

암반의 탄성계수는 암반 성분, 내부 구조 및 응력 상태와 밀접한 관련이 있습니다. 가설: 암석 샘플은 암석 매트릭스와 기공으로 구성된 2상 재료로 간주됩니다. 샘플의 탄성 계수는 ​​매트릭스 베어링 면적과 양의 상관 관계가 있으며 매트릭스 베어링 면적이 감소하고 증가합니다. 샘플의 다공성은 다공성이 증가함에 따라 샘플의 탄성 계수가 작아집니다.

잔여 손상 계수 백분율을 암석이 침수되어 손상되기 전과 후의 탄성 계수의 상대값으로 정의합니다. 즉,

수식에서 Et는 탄성 계수입니다. 손상 후 사암의 계수 E0는 탄성 주형의 손상되지 않은 사암입니다.

Zhao Yang은 암석을 서로 다른 특성을 가진 부분의 조합으로 동일시했으며 이론적 도출 후 상대 탄성 계수 값과 다공성 사이의 관계는 다음과 같다고 결론지었습니다.

공식에서 nρ는 다음과 같습니다. 사암 다공성 사암 샘플입니다. χ는 상대 탄성 계수입니다.

특정 농도의 황산 용액에 담그면 용액 속의 H+가 시료의 시멘트와 반응하여 담금 시간이 길어질수록 사암 시료의 기공률이 증가합니다. 증가, 사암 시료의 침지 부식 과정은 표면에서 내부로 점차 깊어지며(그림 12 참조), 부식 영역의 해당 하중 지지 단면적은 시간에 따라 다음과 같이 변합니다

공식에서 R(0)은 손상 전 반경이 없는 사암 샘플이고, R(t)는 사암 샘플의 부식 침수 깊이입니다.

침지 후 샘플의 기공 부피는 산 부식 차단 영역 hA(t)의 부피에 비례하기 때문에(여기서 h는 샘플의 높이임)

여기서, γ는 비례상수와 시편의 높이 h의 곱으로, 얻은 데이터에 회귀식을 피팅하여 구한다.

식 (8)을 식 (6)에 대입하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

식 (15)는 황산의 작용 하에서 샘플의 탄성 계수와 시간 사이의 관계를 대략적으로 나타냅니다. 해결책.

계산 예: pH=2의 황산 용액의 경우 사암 시료의 높이는 h=100mm, R(0)=27mm, γ=10이고 초기 탄성 계수는 ​​E0입니다. =41.5 GPa 구하기 a1=5.75 10-6, a2=-7.94 10-4, a3=-3.13 10-5, b1=3.13 10-5, b2=-4.33 10-3, b3=-1.71 10- 4, 위의 계수를 변환하면 해당 열화 Et 값은 침지 시간을 식 (15)에 대입하여 계산할 수 있으며 해당 계산 예측 결과는 그림 13과 같이 측정된 데이터와 비교됩니다.

그림 13을 보면 일반적으로 측정된 값보다 계산된 값이 높은 것을 알 수 있는데, 이는 측정된 최종 값이 낮을수록 물의 열화 영향이 크기 때문이다. 암반은 계산식에서 고려되지 않습니다. 그러나 변화하는 경향은 거의 동일하며, 이는 모델이 어느 정도 합리성과 적용성을 갖고 있음을 나타냅니다. 침지부식 초기에는 사암 시료의 강도가 급격하게 감소하였으며, 침지시간이 길어질수록 사암의 강도는 점차 안정되게 유지되었다.

5 결론

(1) 암반 내 화학반응의 시간규모를 특성화하기 위해 H+ 물질의 양변화를 이용한 측정방법을 제안하고 이를 검증하였다. 더 높은 농도를 사용하면 짧은 시간에 낮은 농도의 반응 속도를 시뮬레이션하고 더 긴 시간에 낮은 농도의 용액의 화학적 침식 효과를 시뮬레이션할 수 있습니다.

(2) 시간 척도 λ= γPH=1/ γPH=4 방법을 통해 서로 다른 농도의 해에 대한 상호 예측을 하고, 예측값과 실제 측정값을 비교 분석한다. 얻기 위해: 두 용액의 농도가 가까울수록 시뮬레이션 효과가 좋아질수록 차이가 커지면 시뮬레이션에 특정 오류가 발생하게 되는데, 이는 반응의 다른 요소 교란 및 이 시뮬레이션의 전제 가정과 관련이 있습니다.

(3) 침지 후 사암 표면의 형태를 분석하고 사암과 황산 용액 사이의 반응 생성물이 대부분 "다공성" 및 "라멜라" 구조이며 생성물이 부착될 수 있음을 지적합니다. 표면은 반응속도를 늦추는 역할을 하며 암석시료의 화학적 손상에 대한 반응분할 및 방정식 확립의 기초를 제공한다.

(4) 손상된 암석 샘플을 흘림 영역, 진행성 손상 영역 및 비손상 영역으로 구분하고, 예측에 대한 계산 및 분석을 통해 침수 후 탄성계수 예측 모델을 구축했습니다. 모델에 따르면 침지 후 부식 초기에는 사암 시료의 강도가 급격하게 감소하며 침지 시간이 길어질수록 사암의 강도는 점차 안정하게 유지되는 것으로 나타났다.

수자원 보존 및 수력 발전 기술(중국어 및 영어)

수자원부의 "수자원 보존 및 수력 기술(중국어 및 영어)" 잡지는 종합 기술 저널(월간)입니다. ) 중국의 수자원 보호 및 수력 발전 산업을 위해 국내외에 공개 배포되는 중국 핵심 저널입니다. 이 출판물은 주로 우리나라의 수자원 개발, 활용, 관리, 할당, 보존 및 보호뿐만 아니라 수자원 보존 및 수력 발전 프로젝트의 조사, 설계, 건설, 운영 관리 및 과학적 연구에 대한 기술 경험을 소개합니다. 또한 첨단 외국 기술에 대해서도 보고합니다. 저널의 주요 칼럼은 다음과 같습니다: 수문학 및 수자원, 수력 건설, 공학 건설, 공학 기초, 수력학, 전기 기계 기술, 퇴적물 연구, 수질 환경 및 수생태학, 운영 관리, 실험 연구, 공학 지질학, 금속 구조, 수자원 보존 경제, 물 보존 계획, 홍수 통제 및 가뭄 구호, 건설 관리, 신에너지, 도시 물 보전, 농촌 물 보전, 토양 및 물 보전, 저수지 이주, 물 보전 현대화, 국제 물 보전 등