Investigación sobre la escala de tiempo y el modelo de predicción del deterioro de la inmersión de rocas bajo la acción de una solución ácida.
Para estudiar el impacto de la interacción agua-roca en el deterioro del macizo rocoso, para resolver el problema del efecto de remojo insignificante de las muestras en una solución de bajo pH, se requiere un tiempo de remojo prolongado y un remojo prolongado. un gran impacto en los resultados tomando como objeto de investigación la arenisca en la ladera de la zona del embalse de las Tres Gargantas, basándose en la erosión de la roca por soluciones químicas con diferentes valores de pH, la escala de tiempo de inmersión de la roca y el modelo de resistencia posterior. Se estudiaron los daños por inmersión. Utilizando la cantidad de H+ como indicador, se utiliza una solución de ácido sulfúrico de alta concentración en poco tiempo para simular la velocidad de reacción de una concentración baja y el efecto de erosión química de una solución de baja concentración en un tiempo prolongado. Al mismo tiempo, se analizó el efecto del tiempo de inmersión en muestras de arenisca y se obtuvo la relación entre la profundidad de inmersión y el tiempo de inmersión de la corrosión de la arenisca. Los resultados muestran que cuando el número de accesorios alcanza el cuarto orden, la curva de ajuste es básicamente consistente con los puntos de datos, lo que indica que es factible utilizar la reacción de una solución de ácido sulfúrico de alta concentración para simular la reacción de ácido de baja concentración. solución y macizo rocoso. Para valores de pH más bajos, los cambios horarios en la cantidad de especies H+ parecen ser irregulares. A medida que aumenta el tiempo de inmersión, la superficie de reacción de H+ se profundiza gradualmente desde la superficie hacia el interior, y el recorrido de inmersión también se hace más largo, lo que hace que la velocidad de inmersión de la corrosión disminuya gradualmente. El análisis de verificación de la precisión de los parámetros de resistencia de la arenisca en el modelo de daño por deterioro de la roca muestra que el modelo de predicción puede reflejar bien la tendencia cambiante de la resistencia de la roca después del deterioro.
Palabras clave:
Deterioro; solución química; inmersión; modelo de daño;
Acerca del autor:
Zhou (1980) —), hombre, ingeniero senior, Ph.D., dedicado principalmente a la conservación del agua, la energía hidroeléctrica y la investigación en ingeniería geotécnica. Correo electrónico:zhoujifang@ylhdc.com.cn;
Fondo:
Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (u 1765206);
Cita:
Zhou Jifang. Investigación sobre la escala de tiempo y el modelo de predicción del deterioro de rocas bajo la acción de una solución ácida [J]. Water Conservancy and Hydropower Technology (chino e inglés), 2021, 52(8):162-171.
Zhou Jifang. Investigación sobre la escala de tiempo de inmersión de rocas y el modelo de predicción del deterioro bajo la acción de una solución ácida [J Water Resources and Hydraulic Engineering, 2021, 52(8):162-171.
Durante el proceso de migración, las soluciones químicas, como el agua superficial o subterránea, continúan interactuando física, mecánica y químicamente con la roca circundante, debilitando la capacidad de unión entre las partículas minerales de la roca circundante y cambiando la composición del material. y estructura de poros. Bajo la acción a largo plazo del agua y las rocas, los defectos internos del macizo rocoso se han expandido aún más, lo que resulta en el deterioro gradual de las propiedades físicas y mecánicas de la roca, lo que ha traído grandes peligros ocultos para la estabilidad a largo plazo de la roca y las laderas circundantes.
En los últimos años, muchos académicos nacionales y extranjeros han realizado una serie de estudios sobre el daño ambiental a las rocas desde la perspectiva de los mecanismos químicos. KUVA et al. empaparon rocas en soluciones químicas durante diferentes tiempos y combinaron tomografía de rayos X y escaneo SEM para descubrir la estructura de los poros microscópicos de las rocas, lo que proporcionó una base para análisis adicionales del daño microscópico por inmersión en las rocas. TIWARI et al. utilizaron fluidos de diferentes soluciones para penetrar el suelo y obtuvieron la relación entre la resistencia al corte residual del suelo deteriorado y su composición química y deformación plástica. Este método de investigación puede proporcionar una referencia para el estudio de los daños por inmersión en agua en muestras de rocas. Muchos académicos también han investigado mucho sobre las propiedades físicas y mecánicas y los mecanismos de respuesta de las rocas después de la inmersión, y muchos resultados han proporcionado una importante base de investigación para el desarrollo de la mecánica de rocas. Entre ellos, Yan Fu, Liu Xinrong y otros utilizaron compresión uniaxial, compresión triaxial y barrido con microscopio electrónico para analizar areniscas con ciclos ácidos seco-húmedo, y concluyeron que el impacto de los ciclos ácidos seco-húmedo en el deterioro de la cohesión C es mayor que el impacto en el ángulo de fricción interna. Los resultados de la investigación proporcionan una base teórica para el manejo de pendientes; al probar las propiedades físicas y la microestructura de la limolita después de la inmersión en diferentes soluciones químicas y ciclos de congelación y descongelación, Wang Lunan y Yu Jin obtuvieron el efecto de acoplamiento de la resistencia de la limolita sobre la corrosión química y el levantamiento por heladas. Cargas basadas en la ley de atenuación a largo plazo bajo las condiciones, se estableció un modelo de predicción que puede reflejar las características de atenuación no lineal de la resistencia de la limolita. Wang Sijing et al. Las teorías de modo grande y modo pequeño de la reacción agua-roca se utilizan para explicar por qué a menudo se producen graves deformaciones y destrucción de macizos rocosos en la naturaleza durante fuertes lluvias o actividades de ingeniería humana. Los predecesores han estudiado los cambios microscópicos y macroscópicos de las rocas después de la inmersión en agua mediante métodos mecánicos y de barrido con microscopio electrónico. Los resultados tienen un valor de investigación importante y proporcionan un medio eficaz para el estudio del daño de la inmersión en agua de las rocas.
En el estudio del modelo de daño químico, Li Ning y otros utilizaron soluciones de diferentes valores de pH para remojar arenisca de feldespato cementada calcárea para estudiar el debilitamiento de las propiedades mecánicas de la arenisca cementada calcárea en un ambiente ácido. Desde la perspectiva de la cinética química se estableció un modelo de daño de arenisca. Huo Runke et al. estudiaron las propiedades físicas y químicas de la arenisca grabada con ácido mediante corrosión acelerada a largo plazo en el laboratorio y establecieron un modelo cinético de reacción ácido-roca, que proporcionó una referencia para la evaluación de la durabilidad en ingeniería en ambientes ácidos. Basado en el modelo de Kelvin, Wang Wei et al. propusieron un modelo constitutivo del daño reológico de la arenisca que considera la química del agua a través de la fluencia triaxial de la arenisca roja dañada, y utilizaron este modelo para explicar bien los procesos lineales y no lineales de las características lineales de la roca. Deng Huafeng [21], basándose en las características de la curva tensión-deformación triaxial de compresión de la arenisca durante el proceso de interacción agua-roca, estableció un modelo constitutivo de daño de la arenisca en etapas para describir las propiedades mecánicas de la arenisca en diferentes etapas. Los resultados de la investigación proporcionan una referencia para el análisis de estabilidad y deformación a largo plazo de las pendientes de los bancos de embalses. En la actualidad, aunque se han obtenido muchos resultados sobre el impacto de la inmersión en soluciones químicas en las propiedades mecánicas de las rocas y en investigaciones relacionadas, la mayoría de ellos se centran en el impacto del daño por inmersión en soluciones químicas en las propiedades mecánicas de las rocas y el modelo constitutivo de daños.
Sin embargo, existen pocos estudios sobre la interferencia del efecto del tiempo de daño por inmersión en el proceso y los resultados, que no pueden reflejar completamente el impacto de las escalas de tiempo de inmersión de diferentes concentraciones de soluciones químicas en la degradación de las rocas, especialmente el impacto del tiempo de inmersión en la precisión de los datos. .
Para resolver el problema de que el efecto de remojo de las muestras en una solución de bajo pH no es obvio y el remojo a largo plazo tiene un mayor impacto en los resultados, la velocidad de reacción de la arenisca en ácido sulfúrico de baja concentración solución en un corto tiempo (en términos de H+ Caracterizado por cambios en la masa del material) y la erosión química de soluciones de baja concentración durante un largo período de tiempo, se verificó la viabilidad de este método y el efecto de escala de tiempo de la inmersión en roca bajo la acción de soluciones ácidas. Se estableció un modelo de la relación funcional entre la profundidad de inmersión por corrosión de la arenisca y el tiempo de inmersión y la relación entre el módulo elástico y el tiempo de inmersión dentro de un período de tiempo posterior al daño por inmersión de la arenisca, y se verificó y analizó la precisión del modelo a través del Parámetros de resistencia de la arenisca.
1.1 Instrumento
Este equipo utiliza como plataforma principal el sistema de mecánica de rocas RMT-150C desarrollado por el Instituto de Mecánica de Rocas de Wuhan, Academia de Ciencias de China (ver Figura 1). Puede realizar compresión uniaxial, compresión triaxial, corte directo y estiramiento indirecto (método brasileño), el control del proceso adopta servocontrol. Este artículo utiliza principalmente esta plataforma para la compresión uniaxial. El medidor de pH digital LC-pHB-1M (que se muestra en la Figura 2) se utiliza para medir los valores de pH de cuatro soluciones ácidas antes y después de la inmersión en roca. Es un medidor de pH con doble visualización de temperatura y pH controlado por un microcontrolador. Es adecuado para tomar muestras y medir el valor de acidez (pH) de soluciones acuosas y medir el valor del potencial del electrodo (mV) en laboratorios de investigación científica industrial y minera. institutos.
1.2 Propiedades de la muestra de roca y preparación de la solución
La arenisca extraída de la ladera del embalse de Badong en el área del embalse de las Tres Gargantas se utilizó como objeto de investigación y la muestra de roca se procesó. en 54 mm 100 mm a lo largo de la misma dirección. El cilindro tiene un error de diámetro de 0,3 mm y un error de rugosidad de la superficie final de 0,05 mm. La roca es relativamente densa y está cementada por contacto (alto contenido de partículas y bajo contenido de cemento). Los clastos de las rocas son principalmente dolomita, dolomita, feldespato, fragmentos de roca y biotita. El tamaño de partícula está entre 0,1,3 mm y la arena es principalmente de 0,15 ± 0,2 mm. Es una arenisca de grano medio fino. Su unipolarización y polarización ortogonal se muestran en la Figura 3.
Para acortar el tiempo y eliminar interferencias de otros factores, las rocas se sumergen en una solución de ácido sulfúrico con un valor de pH bajo. Los valores de pH iniciales de las soluciones se tomaron como 1, 2, 3 y 4 respectivamente, y el tiempo de remojo se midió en ciclos de 1 h y 12 h. Las mediciones incluyen el pH instantáneo de la solución y el diámetro de la muestra. Las principales razones para tomar un período de 12 horas durante la inmersión son: (1) Cuando el período de medición es corto, la diferencia en los datos de medición no es obvia y es difícil comparar y analizar datos efectivos (2) La densidad de los datos; con un período de 12 horas es suficiente para reflejar el cambio en la cantidad de sustancia H+ a lo largo del tiempo. Patrones de cambio.
La interacción química entre el agua y las rocas en el área del embalse de las Tres Gargantas cambia principalmente las características de la superficie de las rocas de las pendientes a través de la disolución química. La solución de remojo utilizada es una solución de ácido sulfúrico de bajo pH. Usando la cantidad de material H+ consumido como estándar de conversión y estableciendo la relación correspondiente entre los dos, se puede usar la escala de tiempo para convertir entre los dos, es decir, cuando se consume la misma cantidad de material H+, el tiempo requerido para cada . El remojo simultáneo puede acortar efectivamente el tiempo requerido y obtener una curva que cubra pH = 0,7 en poco tiempo. A través de la simulación a corto y largo plazo, no solo puede ahorrar tiempo, sino también reducir eficazmente el impacto de factores externos como cambios de temperatura y perturbaciones de vibración en los resultados de las pruebas, haciendo que los resultados sean más precisos y confiables.
2.1 Ideas de medición
(1) Enumere una escala de tiempo relativa. En una solución con pH = 1, la cantidad de sustancias de iones de hidrógeno consumidas en un día es γPH = 1. En una solución con pH = 4, la cantidad de sustancias de iones de hidrógeno consumidas en un día es γPH = 4. Su escala de tiempo es λ= γPH=1/ γPH=4, es decir, el efecto de reacción de una muestra de roca empapada en una solución de PH=1 durante un día es equivalente al efecto de reacción de una muestra de roca empapada en una solución de PH=4 para λ días.
(2) En la misma curva de reacción, compare los cambios de diferentes sustancias H+ con diferentes valores de pH. La relación de los cambios de diferentes sustancias H+ es la relación de escala de tiempo. La elección del período de medición y la determinación de los puntos de medición son clave.
2.2 Selección del período de medición y determinación del número de puntos de medición
2.2.1 Tomar 1 h como período de medición.
Como se muestra en la Figura 4, el intervalo de medición entre cada dos puntos de datos es 1 h y se utiliza ajuste polinómico. Se puede ver en la Figura 4: (1) Cuando el número de ajustes alcanza el cuarto orden, la curva de ajuste es básicamente consistente con los puntos de datos y el coeficiente de determinación del ajuste R2 alcanza 0,95, lo que indica que la confiabilidad del ajuste es muy alta, lo que indica que se utilizan soluciones ácidas de alta concentración. Es factible simular la reacción entre la solución ácida de baja concentración y el macizo rocoso. (2) Para valores de pH más bajos, los cambios horarios en la cantidad de sustancias H+ parecen ser irregulares; Cuando los materiales de reacción penetran profundamente desde la superficie de la tierra, la solución de ácido sulfúrico de alta concentración reacciona con dolomita, calcita y otras sustancias en la muestra de arenisca para generar agua. Después de la ionización, la solución de ácido sulfúrico de alta concentración forma H+ hidratado estable. con agua, lo que resulta en un valor de pH bajo en un corto período de tiempo. La cantidad de especies H+ es irregular.
Por lo tanto, el período de tiempo de medición y el período de medición deben seleccionarse de acuerdo con la situación real. A continuación, consideraremos aumentar el período de medición para que la interferencia causada por otros factores no oscurezca la evolución de la cantidad de sustancia H+ a lo largo del tiempo a diferentes valores de pH.
2.2.2 El periodo de medición es de 12 horas.
Durante el proceso de ajuste, primero se eliminan los valores mayores a 0.
Según la observación de la curva de ajuste, para cumplir con las leyes objetivas, a medida que aumenta el valor del pH, es decir, cuando disminuye la concentración de H+ en la solución, también disminuirá la cantidad de sustancias H+.
Ajuste polinomial: el valor es demasiado grande y el error de redondeo es demasiado grande, por lo que primero usamos ajuste polinomial y ajuste logarítmico, y luego ajuste lineal (consulte la Figura 5 y la Figura 6) para comparar El efecto del análisis de ambos.
Se puede ver en la Figura 5 y la Figura 6 que (1) si el período de medición es en horas, es apropiado usar una solución con pH=4 o superior. La curva de ajuste de pH=3. no es adecuado para pH > : 5. El cambio en la cantidad de material H+ obtenido es opuesto al real (ley cualitativa). Cuando el valor del pH es bajo, es difícil obtener una curva que se ajuste a las reglas cualitativas mediante ajuste. (2) Cuando la concentración es mayor, se puede simular la velocidad de reacción de baja concentración (que se muestra como cambios en la cantidad de material H+) y el efecto de erosión química de soluciones de baja concentración durante un período de tiempo más largo. Cuanto más cercanas sean las concentraciones de las dos soluciones, mejor será el efecto de la simulación. Cuanto mayor sea la diferencia de concentración, se producirán ciertos errores, lo que está relacionado con la alteración de otros factores en la reacción y los supuestos de esta simulación.
2.3 Análisis comparativo integral del cálculo y predicción de diferentes valores de pH
Según el método de escala de tiempo anterior, los valores predichos de pH correspondientes se obtuvieron a partir de los valores medidos de cuatro valores de pH diferentes y realizó un análisis comparativo completo (ver Figura 7). Se puede ver en la Figura 7 que este método de predicción es confiable y razonable bajo ciertas condiciones. Los valores predichos concuerdan bien con los valores medidos a pH 2, 3 y 4. Los valores medidos a pH = 4. son mejores que los valores predichos a pH = 3. La diferencia es de solo 0,14, lo que significa que el método tiene una alta precisión de predicción a concentraciones bajas, pero cuando pH = 1, la desviación entre el valor predicho y el valor medido es grande; , siendo la diferencia máxima 1,59, lo que indica que el método es preciso en soluciones ácidas de alta concentración. Esto también confirma la conclusión de que cuanto mayor es la diferencia de concentración, mayor es la desviación de la predicción.
Se supone que las partículas de arcilla mineral secundaria generadas durante la reacción no bloquearán los orificios pasantes existentes, reduciendo así la velocidad de reacción. En reacciones reales, la reducción en la superficie de reacción dS causada por este bloqueo es muy pequeña en relación con el área de superficie más grande s de la muestra, es decir,
Entonces esta suposición se cumple. A través del análisis del contenido anterior, se puede concluir que la cantidad de material H+ consumido por la velocidad de reacción es proporcional al tiempo, es decir, donde t representa el tiempo;
La relación de escala de tiempo anterior no solo es aplicable a soluciones ácidas, sino que también se aplica a soluciones alcalinas u otros reactivos químicos que empapan la masa rocosa después de cierto procesamiento aproximado. Para soluciones ácidas, este método es adecuado para situaciones donde el factor principal en el deterioro de la calidad del macizo rocoso es la reacción entre los minerales en el macizo rocoso y los iones de hidrógeno en la solución durante el proceso de inmersión en la solución química.
3.1 Análisis del fenómeno de remojo
La arenisca utilizada en el ensayo es arenisca de grano medio fino. Los materiales que reaccionan con la solución de ácido sulfúrico durante el remojo son principalmente calcita y dolomita. La fórmula de la reacción es la siguiente.
Después de que la arenisca reacciona con la solución de ácido sulfúrico, los productos se adhieren a la superficie y ralentizan la reacción. Dado que la mayoría de sus productos de reacción son "porosos" y "en capas" (ver Figuras 8 y 9), la solución aún puede reaccionar aún más con la masa rocosa interna. A medida que avanza la reacción, el valor del pH de la solución disminuye gradualmente, lo que indica que la reacción avanza gradualmente desde la superficie hacia el interior y la velocidad de reacción disminuye gradualmente.
Durante el proceso de lixiviación ácida, el estado de conexión entre las partículas minerales suele cambiar por la acción de una corriente subterránea. Si el carbonato es el componente principal de algunas partículas minerales, especialmente el cemento, el tipo de cementación mencionado anteriormente cambiará de cementación de relleno a cementación de contacto o el efecto de cementación empeorará o desaparecerá. Si la composición mineral del macizo rocoso es principalmente carbonatada o es fácilmente soluble en agua (como la arenisca calcárea), tras el empapado y la erosión, todo el ejemplar colapsará y granulará, consiguiendo una rápida transformación de roca a suelo.
3.2 Cálculo de la profundidad de inmersión de la corrosión de la arenisca
Durante la prueba, utilice un calibre vernier para medir periódicamente el diámetro D de la muestra de inmersión. Seleccione 3-4 puntos de medición para cada medición y. tome el promedio: D es la suma de los diámetros de cuatro mediciones, y D/4 es la profundidad de inmersión de la corrosión correspondiente a cuatro ciclos de medición. Mediante un análisis de ajuste de los datos, se puede encontrar que el cambio de la profundidad de inmersión de la corrosión con el tiempo se ajusta a la siguiente fórmula.
En la fórmula, a y b son coeficientes que están determinados por las propiedades de la roca, la temperatura y otros factores. Para esta muestra, a = 0,391 y b = 0,154.
La Figura 10 muestra la curva de variación de la profundidad de inmersión de la corrosión con el tiempo. Se puede observar que la profundidad de la corrosión aumenta rápidamente en la etapa inicial de inmersión y disminuye gradualmente a medida que aumenta el tiempo de inmersión. Esto se debe a que: (1) a medida que aumenta el tiempo de inmersión, la cantidad de sustancias H+ en la solución disminuye gradualmente y el valor del pH de la solución aumenta gradualmente, lo que hace que la velocidad de inmersión de la corrosión disminuya gradualmente (2) antes del final; Durante la reacción química, la superficie de reacción cambia de una superficie a otra. A medida que la profundidad se profundiza gradualmente, la trayectoria de inmersión del H+ continúa alargándose, disminuyendo gradualmente la profundidad de inmersión de la corrosión.
4.1 División del modelo de daño químico
Con base en el análisis del fenómeno, el macizo rocoso se divide en tres regiones (ver Figura 11).
4.1.1 Zona de desprendimiento
La zona de desprendimiento es la capa superficial de la muestra, que se desprende de la muestra después de ser erosionada (se desprende o despega automáticamente después de una ligera fuerza externa) y ya no funciona como esqueleto portante. Suponga que todas las sustancias en esta área que pueden reaccionar con iones de hidrógeno han reaccionado.
Medición del volumen de muestras de roca separadas: Utilice el pie de rey correspondiente a la prueba del valor de pH por unidad de tiempo para medir el diámetro de la muestra y medir el cambio en el diámetro de la muestra. Después de la conversión, se obtiene el patrón de cambio con el tiempo.
4.1.2 Zona de daño progresivo
La zona de daño progresivo es adyacente a la zona de desprendimiento, pero su cemento está solo parcialmente disuelto. Esta área puede servir como parte del esqueleto portante. Si la muestra es pequeña, tiene muchos agujeros y tiene una alta tasa de daño conectado a la superficie, se considera que la zona de daño progresivo de la muestra corre a través del núcleo de la muestra, y la muestra solo se compone de dos partes: la zona de desprendimiento y la zona de daño progresivo. El daño químico en esta zona es gradual y cuanto más lejos de la superficie de reacción, menor es el daño. El consumo de iones de hidrógeno en esta área es donde, H es el número de iones de hidrógeno en la solución medidos y calculados con un acidómetro antes de que la muestra se remoje para la reacción cuando el tiempo de remojo de Ht+ es t; , la cantidad de iones de hidrógeno en la solución se mide y calcula con un medidor de pH.
El volumen de cemento disuelto en esta zona es
4.1.3 Área no dañada
La zona no dañada no causa ningún daño químico y es parte integral de el esqueleto portante. Si la muestra es lo suficientemente grande o la estructura del producto superficial de la muestra es densa (como una muestra de piedra caliza), lo que puede evitar una mayor reacción de los iones de hidrógeno con la masa rocosa interna, puede haber un área dentro de la muestra que no esté corroída. por la solución ácida, lo que se denomina zona no destructiva.
4.2 Predicción del módulo de elasticidad del modelo tras inmersión
El módulo de elasticidad del macizo rocoso está estrechamente relacionado con su composición, estructura interna y estado tensional. Hipótesis: las muestras de roca se consideran materiales de dos fases, compuestas por matriz de roca y poros; el módulo elástico de la muestra está relacionado positivamente con el área de soporte de la matriz debido a la corrosión química, el área de soporte de la; La matriz disminuye y la porosidad de la muestra aumenta, por lo que el módulo de elasticidad disminuye al aumentar la porosidad.
El porcentaje de módulo de daño residual se define como el valor relativo del módulo elástico de la roca antes y después del daño por inmersión en agua, es decir,
donde Et es el módulo elástico de arenisca después del daño; E0 es el módulo elástico no dañado de la arenisca dañada.
Zhao Yang equipara las rocas a combinaciones de partes con diferentes propiedades. Después de la derivación teórica, la relación entre el valor relativo del módulo elástico y la porosidad es la siguiente: donde nρ es la porosidad de arenisca de la muestra de arenisca χ es el módulo elástico relativo.
Empapado en una determinada concentración de solución de ácido sulfúrico, el H+ de la solución reacciona con el cemento de la muestra, provocando que aumente la porosidad de la muestra de arenisca. Al mismo tiempo, a medida que aumenta el tiempo de inmersión, el proceso de corrosión por inmersión de la muestra de arenisca se profundiza gradualmente desde el exterior hacia el interior (ver Figura 12). el tiempo es el siguiente.
Donde R(0) es el radio de la muestra de arenisca antes del daño; R(t) es la profundidad de inmersión por corrosión de la muestra de arenisca.
Debido a que el volumen de poros de la muestra después de la inmersión es proporcional al volumen hA(t) del área de corrosión y desprendimiento de la solución ácida, donde h es la altura de la muestra, entonces
En la fórmula, γ es a. El producto de la constante de proporcionalidad y la altura de la muestra h se obtiene ajustando los datos obtenidos con la ecuación de regresión.
Introduzca la fórmula (8) en la fórmula (6), obtendrá
La ecuación (15) expresa aproximadamente la relación entre el módulo elástico de la muestra bajo la acción de una solución de ácido sulfúrico y tiempo.
Ejemplo: Para una solución de ácido sulfúrico con pH=2, la altura de la muestra de arenisca es H = 100 mm, r (0) = 27 mm, γ = 10, y el módulo elástico inicial E0 = 41,5 GPa. Obtenga a1=5,75 10-6, a2=-7,94 10-4, a3=-3,13 10-5, b1 = 3,13 65438. B3 =-1.71.10-4. Sustituyendo los coeficientes anteriores y el tiempo de remojo en la ecuación (15), se puede obtener el valor Et de degradación correspondiente. Los resultados de predicción calculados correspondientes se comparan con los datos medidos como se muestra en la Figura 13.
Como se puede observar en la Figura 13, el valor calculado es generalmente mayor que el valor medido. Cuanto menor es el valor final medido, mayor es la relación, principalmente porque el efecto de deterioro del agua sobre el macizo rocoso es mayor. no considerado en la fórmula de cálculo. Sin embargo, las tendencias cambiantes son más o menos las mismas, lo que indica que el modelo es razonablemente aplicable. En la etapa inicial de la corrosión por inmersión, la resistencia de la muestra de arenisca disminuyó rápidamente a medida que aumentó el tiempo de inmersión, la resistencia de la arenisca se mantuvo estable gradualmente.
5 Conclusión Teoría
(1) Se propone el método de medición de utilizar cambios en la cantidad de material H+ para caracterizar la escala de tiempo de las reacciones químicas del macizo rocoso, y se verifica que usar concentraciones más altas para simular concentraciones bajas Velocidad de reacción y viabilidad del ataque químico por soluciones de baja concentración durante largos períodos de tiempo.
(2) Utilice el método de escala de tiempo λ= γPH=1/ γPH=4 para predecir entre sí para soluciones de diferentes concentraciones. Al comparar los valores predichos y los valores medidos reales, se concluye que las dos soluciones con concentraciones más cercanas tienen mejores resultados de simulación. Las simulaciones con diferencias mayores traerán ciertos errores. Esto está relacionado con la alteración de otros factores en la reacción. y la premisa de esta simulación relacionada.
(3) Al analizar la morfología de la superficie de la arenisca después del remojo, se señala que los productos de reacción de la arenisca y la solución de ácido sulfúrico son en su mayoría estructuras "porosas" y "en capas", y su adhesión a la La superficie puede ralentizar la velocidad de reacción, lo que proporciona una base para el establecimiento de zonas de reacción y ecuaciones de reacción en el daño químico de muestras de rocas.
(4) Dividir las muestras de roca dañada en áreas de desprendimiento, áreas con daño progresivo y áreas sin daño, y establecer un modelo de predicción para el módulo elástico después de la inmersión. Mediante el cálculo y análisis del modelo de predicción, se concluye que la resistencia de la muestra de arenisca disminuye rápidamente en la etapa inicial de la corrosión por inmersión y, a medida que aumenta el tiempo de inmersión, la resistencia de la arenisca permanece estable gradualmente.
Conservación del agua y tecnología hidroeléctrica (chino e inglés)
La revista "Conservación del agua y tecnología hidroeléctrica" (chino e inglés) del Ministerio de Recursos Hídricos es una revista técnica integral (mensual ) para la industria hidroeléctrica y de conservación del agua de China. Una revista nacional china publicada públicamente. Esta revista presenta principalmente la experiencia técnica de mi país en el desarrollo, utilización, gestión, asignación, conservación y protección de los recursos hídricos, así como el estudio, diseño, construcción, gestión de operaciones e investigación científica de proyectos hidroeléctricos y de conservación del agua. sobre tecnologías extranjeras avanzadas. Las columnas principales de la revista son: hidrología y recursos hídricos, construcción hidráulica, construcción de ingeniería, cimientos de ingeniería, hidráulica, tecnología electromecánica, investigación de sedimentos, medio ambiente y ecología del agua, gestión de operaciones, investigación experimental, geología de la ingeniería, estructura metálica, conservación del agua. economía, planificación de la conservación del agua, control de inundaciones y alivio de sequías, gestión de la construcción, nueva energía, conservación del agua urbana, conservación del agua rural, conservación del suelo y del agua, inmigración de embalses, modernización de la conservación del agua, conservación internacional del agua, etc.