盐岩溶解的溶液浓度与试件倾角效应试验研究

岩盐的溶解速率是影响岩盐开采与储气库建造效率的关键性因素。通过对金坛NaCl盐岩在恒定浓度溶液内不同溶解角度下的溶解速率研究发现,NaCl盐岩的溶解具有明显的浓度与角度效应:随着溶液浓度的提高,溶解速率发生明显的降低;在一定溶液浓度条件下,随着溶解角度从90°到-90°的变化,盐岩的溶解速率明显加快,溶液质量浓度在1.035g/mL时,后者是前者的3倍左右。利用MATLAB对数据进行拟合,得到溶解速率与浓度、试件倾角的关系。本研究可为岩盐开采与盐穴储气库建造提供参考。     

岩盐溶解速率影响因素的实验

围绕岩盐溶解速率影响因素这一关键问题开展了系列实验,研究了溶解面积、溶解面倾角、溶液浓度、溶液温度、水流速对岩盐溶解速率的影响规律。规律如下：随着溶解面面积增大溶解速率逐渐趋于一个稳定值;温度、倾角、流速与溶解速率成指数关系;随着溶液浓度的增大岩盐溶解速率逐渐减小。并应用灰色关联度分析方法,分析了溶解面倾角、溶液浓度、溶液温度及水流速主要影响因素的主次顺序,得出溶液温度>溶解面倾角>溶解流速>溶液浓度。研究结果对岩盐油气储库的安全、快捷建腔提供基础理论和实验基础。     

超声功率对水溶液中犖犪犆犾颗粒溶解速率的影响

为研究超声功率（频率为20kHz时）对水溶液中NaCl溶解速率的影响,采用900W 超声波发生器产生超声波并作用于反应容器的水溶液中.采用银量滴定法测定试样中NaCl的含量.结果表明：超声作用强化了NaCl颗粒分散程度,增加了颗粒与溶液的接触面积,颗粒分散程度随超声功率增大而增强;超声作用下,NaCl溶解时间缩短,溶解速率显著提高,且溶解速率随加载超声功率的增加而增大.模拟计算表明,NaCl溶解速率受扩散传质控制,超声作用增大了NaCl颗粒表面扩散传质过程的体积传质系数,强化了传质过程,从而提高了NaCl溶解速率.     

超声功率对水溶液中NaCl颗粒溶解速率的影响

为研究超声功率(频率为20kHz时)对水溶液中NaCl溶解速率的影响,采用900 W超声波发生器产生超声波并作用于反应容器的水溶液中。采用银量滴定法测定试样中NaCl的含量。结果表明:超声作用强化了NaCl颗粒分散程度,增加了颗粒与溶液的接触面积,颗粒分散程度随超声功率增大而增强;超声作用下,NaCl溶解时间缩短,溶解速率显著提高,且溶解速率随加载超声功率的增加而增大。模拟计算表明,NaCl溶解速率受扩散传质控制,超声作用增大了NaCl颗粒表面扩散传质过程的体积传质系数,强化了传质过程,从而提高了NaCl溶解速率。     

三轴应力作用下岩盐溶解特性试验分析

岩盐地下储备库是能源储备重要方式。三轴应力作用下岩盐溶解特性的研究,为岩盐地下储库水溶造腔的形状控制、安全建设等提供理论基础。运用三轴岩盐溶解试验机进行了岩盐试样在三轴应力作用下溶解特性试验,研究发现在应力作用下岩盐溶解特性发生显著变化。计算分析了岩盐试样通水孔壁处应力与试样外部载荷轴压和围压的关系,运用等效应力描述通水孔壁处应力分布情况。采用多组围压条件下三轴应力和溶解耦合试验,分析了不同围压条件下岩盐溶解速率与等效应力之间的关系。研究结果表明,岩盐溶解速率随着等效应力的增大先缓慢减小,随之降到最低点,然后又随着等效应力的增加而迅速增大。三轴应力对岩盐溶解速率的影响主要是由于岩盐试样在三轴应力加载过程中造成试样内部裂纹发育及溶蚀面积的变化,在弹性阶段时溶蚀面积减小(裂纹闭合),溶解速率降低,而在塑形阶段时溶蚀面积增大(裂纹发育),溶解速率升高。     

关于地下岩盐溶腔利用的特性研究

岩盐的蠕变、卤水的热膨胀以及卤水的渗漏是影响地下岩盐溶腔长期演变过程的三个主要因素．综述了国外在这三个方面的研究现状，以及国外学者所得到的一些结论．由于我国对岩盐溶解机理、岩盐溶腔的利用以及岩盐溶腔长期演变特性的研究相对薄弱，提出了在地下岩盐溶腔利用的过程中的一些建议．     

岩盐的蠕变损伤破坏分析

蠕变损伤破坏是岩盐的主要破坏形式之一，为此对长山岩盐和乔后岩盐进行了蠕变试验研究。通过对岩盐试件裂纹的产生、发展直至破坏过程的观察分析得出2种岩盐在蠕变损伤过程中有较大的差别。产生差别的原因主要是2种岩盐中NaCl的含量、晶粒大小、晶粒之间的胶结不同。造成2种岩样在蠕变过程中表现的现象不同，其岩盐力学性质也有差异。其次是岩盐在晶粒结晶过程中，因地质、环境等因素的影响，使晶粒内部存在着大量的缺陷，晶粒之间的交界面极不规则。因此，位措在这些晶体内占有重要地位，位措就控制了该晶粒的力学性质。     

钙芒硝岩盐水溶特性的实验研究

在常温和30℃时，对其在水中的溶解特性进行了研究，发现在室温静溶时试件很快破碎，溶液浓度上升比较快，在30℃水中不易破碎，原因在于CaSO4在水中溶解度小，温度升高其溶解度反而降低，溶解出来的CaSO4容易附着在矿物表面，阻止矿物的溶解。同时得出钙芒硝在水中溶解特性曲线以及溶解速率和溶解速度方程，以此来指导钙芒硝岩盐矿和其他呵溶性矿物的水溶开采。     

盐类矿床水溶开采机理分析

分析了盐类矿床的水溶开采机理，岩盐在水溶液中的溶解机理与规律，岩盐溶解之后的盐溶液运移传输规律，以及水力压裂双井对流系统溶腔形状的变化分析，通过理论分析，给出了岩盐溶解机理的数学表达式，盐溶液密度分布规律；运用流体力学理论，建立了水溶开彩盐溶液的运移传输规律，并最终建立了水溶开彩的数学模型，及水溶开朋中岩盐溶解、盐溶液运移及溶腔变形的控制方程，为水溶开彩理论的建立奠定了一定基础。     

盐矿水溶开采室内试验的研究

由于盐类矿物的动态溶解特性受多因素的影响与控制，难以实施有效的控制溶解。本次室内试验模拟现场采矿方法，对水的流速，溶蚀面积对盐矿溶解特性的影响进行了研究，研究发现，无水芒硝矿溶解速度与溶蚀面积成指数关系，溶解速度与溶腔内溶液流速的关系为，在一定范围内，岩盐溶解速度随流速的增大而增大，当流速达到一定值后，溶速不再增加，甚至下降。     

石膏岩溶蚀与强度特性试验研究

石膏岩在工程中使用广泛,其具有特殊的物理化学性质,常引发工程问题,因此研究石膏岩的溶蚀特性以及溶蚀前后强度、塑性、脆性等性质变化显得尤为重要。通过室内溶蚀试验分析其溶蚀机理,利用电镜扫描观察其微观结构,分析强度劣化机理,并通过单轴压缩试验,研究石膏岩在不同溶液条件下的软化性质。结果表明,不同溶液对石膏岩的影响不同。以石膏岩浸泡在纯水中为参照,NaCl溶液促进石膏岩的溶蚀量,使试样的强度降低,为纯水溶蚀后试样强度的40%,塑性变强,脆性减弱;冰醋酸溶液减少石膏岩的溶蚀量,强度少许增加,塑性变弱,脆性变强;氢氧化钠溶液可与石膏岩发生反应生成氢氧化钙,因此在前期可促进石膏岩的溶蚀,后期生成较多的氢氧化钙络合物附着在岩样表面阻止石膏岩继续溶蚀并使其强度变大、塑性变强。微观电镜图片显示,不同溶液对石膏岩的溶蚀程度以氯化钠溶液最为严重,其次分别为纯水、冰醋酸溶液、氢氧化钠溶液。单轴压缩试验时声发射活动发生次数与溶蚀量相一致。     

氯化钠盐渍砂土电化学特性的试验研究

为分析盐含量对氯化钠盐渍砂土电化学特性的影响,通过配置4组不同浓度的氯化钠溶液与标准砂混合形成氯化钠盐渍砂土。采用CS350电化学工作站获取氯化钠盐渍砂土的电化学阻抗谱图,运用Zview、ZsimDemo进行拟合其等效电路,研究各个参数的变化规律及探讨其机理分析。结果表明:不同盐含量对氯化钠盐渍砂土的Nyquist图均影响较小,均表现为高频区的平扁容抗弧半圆和低频区的近45°斜线的图谱特征;且随着盐渍砂土中氯化钠含量的增加,容抗弧和扩散半径都呈减小的趋势。Bode图中阻抗模值随着盐渍砂土中氯化钠含量的增加和频率的增大都表现为减小的趋势。通过计算、分析和模拟其等效电路,得到盐渍砂土的等效电路元件主要包括:溶液电阻、砂土多孔层电容和电阻、固液界面形成的双电层电容和法拉第阻抗。由于氯化钠含量增大,盐渍砂土的孔隙溶液离子浓度上升,可自由移动的正负离子增多,致使体系中的电荷分离以及电荷转移等过程更加容易,促使体系反应速度加快,表现出溶液电阻、多孔层电阻和电荷转移电阻均呈减小趋势,导电能力增强,多孔层电容和双电层电容均呈增加趋势,储存电荷能力增强。     

引气混凝土在冻融循环过程中的氯离子渗透与孔结构

C30和C50引气混凝土在3.5%NaCl溶液中自然浸泡或快速冻融循环,测试盐冻过程中混凝土表面和内部的超声声时,混凝土中的氯离子浓度分布及孔结构演变。研究结果表明:超声声时较好反映了混凝土在盐冻过程中的损伤演化,其表面和内部超声声时均先下降,后保持稳定,当混凝土剥落严重时迅速上升;冻融循环过程中的低温环境降低了混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散速度,但冻融损伤程度的增加将导致混凝土中氯离子扩散速度的提高;盐冻循环50,150和400次时,C50混凝土中孔径大于100 nm毛细孔数量由31.85%提高到42.70%和56.60%,孔径大于0.1 mm的微裂纹数量由12.80%降低为8.37%,并最终提高到25.29%。此外,混凝土经过150次冻融循环,相比于C30混凝土,C50混凝土中孔径大于100 nm的毛细孔数量降低20.10%,微裂纹数量降低43.44%。     

芒硝溶解特性的实验研究

通过对芒硝进行溶解实验，得出芒硝溶解速度受溶液温度、质量分数等因素影响的变化规律，找到最适合的芒硝溶解环境，为水溶开采工艺参数的设计与控制提供了依据。     

钙芒硝盐岩溶蚀的角度效应

为更深入的了解钙芒硝盐岩的溶解特性,促进水溶开采钙芒硝矿和盐穴储气库建造中钙芒硝夹层溶蚀的研究,对钙芒硝盐样以不同倾角在35℃恒温水中进行溶解速率和速度的实验。结果表明:钙芒硝在35℃恒温水中溶解速率和速度具有角度效应;倾角从90°~-90°变化时,溶解速率和速度越来越大,水溶采矿技术开采钙芒硝时应采用有利于上溶和侧溶,自下而上的开采技术;运用MATLAB对数据进行拟合,得出不同溶解角度下钙芒硝溶解速率和速度随时间变化规律的表达式,对水溶开采钙芒硝的相关研究和盐穴储气库夹层的溶蚀具有一定的指导和参考价值。     

铁路钢筋混凝土桥梁结构混凝土氯盐病害

基于严重病害的既有铁路钢筋混凝土桥梁的检测实践,通过对典型病害构件(桥面板、盖梁、梁体、墩等)混凝土的试验测试分析,研究了实际服役环境条件下铁路钢筋混凝土桥梁氯盐侵蚀破坏特征,调查了混凝土中氯离子迁移特性和分布,以及相应混凝土中的碱含量、pH值的变化规律.结合微观结构分析,进一步对铁路钢筋混凝土桥梁的氯盐破坏机理及其微观结构特征进行了深入探讨.研究结果表明:氯化钠盐溶液在该结构混凝土中的迁移速度非常快且发生了物理结晶作用;氯化钠盐溶液的侵入引起了混凝土中碱含量的明显增加和pH值的降低.混凝土内部孔结构发生了明显粗化.研究结果可为既有铁路钢筋混凝土桥梁氯盐病害的整治与修复提供科学依据和技术支持.     

AM/DMDAAC共聚水凝胶的电场敏感性能

 为研究阳离子性DMDAAC共聚物水凝胶的电场敏感性能,以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合法制备了AM/DMDAAC共聚物水凝胶,考查样品水凝胶在外加直流电场刺激下的消溶胀动力学和弯曲行为。研究表明,DMDAAC单体含量、施加电压的时间和施加电压大小以及所在溶液的离子强度对水凝胶的电敏感性能有着显著影响,有望使其在化学阀、仿生驱动器方面得到应用。在低浓度NaCl溶液中向正极弯曲,随着NaCl质量分数的增加,向正极弯曲角度逐渐减小,并进一步向负极弯曲。影响凝胶弯曲角度转变的临界NaCl质量分数为0.3%—0.4%,不同的单体配比,其临界NaCl质量分数也不一样。     

十二烷基苯磺酸钠/正庚烷/水体系的溶致液晶相研究

在十二烷基苯酸钠（ＮａＤＢＳ）和正庚烷水溶液中分别加入脂肪醇和ＮａＣｌ时，研究了体系中的相态结构和相转变的规律。在较高浓度的 ＮａＤＢＳ体系中长链醇（从正戊醇到正辛醇）促使层状液晶相的形成，短链醇如正丁醇和正丙醇的加入则无液晶态结构出现．ＮａＣｌ的加入引起液晶相的形成．     

乙醇、丙二醇、盐类与水构成多元载冷剂溶液的冻结点分布与渗透性研究

针对食品浸渍冷冻技术中载冷剂选择问题,对乙醇、丙二醇、盐类与水构成三元以及四元的不同组成溶液的冻结点变化,及在低温下对食品明胶模型的渗透作用进行研究。结果表明乙醇、丙二醇、水三元溶液中,当乙醇含量为20～30%时,溶液冻结点达到最低值;添加氯化钠或氯化钙,使三元溶液的冻结点明显下降;乙醇、丙二醇、氯化钠(或氯化钙)与水构成的四元载冷剂和常用的盐水与乙醇水溶液体系相比,在相同的温度下载冷剂冻结食品明胶模型过程中,载冷剂的渗透量较少。