›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (2): 311-315.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

精确制备不同含水率岩石试样的化学热力学方法

周 辉1，李 震2，宋雨泽3，冯夏庭1，程昌炳1   

  1. 1.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室，武汉 430071； 2.湖北工业大学 土木工程与建筑学院，武汉 430068；3.国家海洋技术中心，天津 300112
  • 收稿日期:2011-11-29 出版日期:2013-02-11 发布日期:2013-03-01
  • 作者简介:周辉，男，1972年生，博士，研究员，主要从事岩石力学试验、理论、数值模拟与工程安全性分析方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)项目（No. 2010CB732006）；国家自然科学基金（No. 50979104，No. 41172288）；中国科学院知识创新工程重要方向项目（No. KZCX2-EW-QN115）

Chemo-thermodynamical method for precisely preparing rock sample with different water contents

ZHOU Hui1, LI Zhen2, SONG Yu-ze3, FENG Xia-ting1, CHENG Chang-bing1   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. School of Civil Engineering and Architecture, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China; 3. National Ocean Technology Center, Tianjin 300112, China
  • Received:2011-11-29 Online:2013-02-11 Published:2013-03-01

PDF (Chinese)

1648

摘要： 在岩石力学试验研究中，常常需要精确制备不同含水率的岩石试验样品，而目前的方法尚难以保证所需的精度。为此，提出一种精确制备不同含水率岩石试样的方法，其基本原理是将欲制备的岩石试件烘干或饱水后放置于恒湿环境中，烘干样或饱和样会逐步吸湿或去湿而增加或减小重量，其含水率逐步增加或减小，直至稳定，最终得到稳定、均匀、含水率各异的试验样品，而其中的关键是如何获得一个稳定的恒湿环境。基于化学热力学中单组分的气-液平衡理论，提出了一种稳定恒湿环境的获取方法，其基本原理为：由于岩石中组分水的化学势与恒湿环境中的水气的组分水的化学势在起始阶段不相等，因此，二者中的水气压力也不同，必然有组分水的迁移；当岩石中的水气压力大于恒湿环境中的水气压力时，水便从岩石中迁移至恒湿环境中，使岩石失水，而当岩石中的水气压力小于恒湿环境中的水气压力时，水自恒湿环境中迁移至岩石中，使其含水率增加，直至二者中的水气压力平衡，即可得到某一特定含水率的岩石样品。这样制备的岩石样品满足化学热力学平衡的要求，其含水率内外一致，上下相同，是含水率均匀分布的合格样品。该方法还能制备其他方法无法实现的含水率相差甚微的岩石试件，也可直接应用于精确制备不同含水率的土样。

关键词: 岩石, 含水率, 化学热力学, 化学势, 气-液相平衡

Abstract: Rock samples with different water contents need prepare precisely in many rock mechanical tests; but current methods are not able to meet the accuracy. This paper proposes a method to precisely prepare rock samples with different water contents. Its principle is that dried or saturated rock samples, kept in the environment with a constant humidity, and they will absorb moisture to increase weight or lose moisture to decrease weight until a constant water content for rock samples is obtained. The key point in this procedure is to create an environment with a constant humidity. For this purpose, a method is proposed based on the vapor-liquid equilibrium theory. At the beginning stage, chemical potential of water component in rock samples does not equal to that of water component of vapor in humidistat environment, which leads to different vapor pressures, transformation of water components and variation of water content in rock samples. When vapor pressures reach an equilibrium state, a precise constant water content homogeneously distributed in whole rock sample is obtained. This method is capable to obtain the water contents of rock samples with very slight differences which can not be obtained by the current methods, and also to precisely prepare the soil samples with different water contents.

Key words: rock, water content, chemical-thermodynamics, chemical potential, vapor-liquid equilibrium

中图分类号: 

  • TU 45
[1] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[2] 宋勇军, 杨慧敏, 张磊涛, 任建喜. 冻结红砂岩单轴损伤破坏CT实时试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 152-160.
[3] 刘希灵, 刘周, 李夕兵, 韩梦思. 单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 267-274.
[4] 许婧璟, 唐旭海, 刘泉声, 冯禹菲. 基于能量跟踪法研究岩石破碎 对滚石运动轨迹的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 541-548.
[5] 张国凯, 李海波, 王明洋, 李晓锋, . 基于声学测试和摄像技术的单裂隙岩石 裂纹扩展特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 63-72.
[6] 赵国彦, 李振阳, 吴浩, 王恩杰, 刘雷磊. 含非贯通裂隙砂岩的动力破坏特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 73-81.
[7] 陈炳瑞, 吴昊, 池秀文, 刘辉, 伍梦蝶, 晏俊伟, . 基于STA/LTA岩石破裂微震信号实时识 别算法及工程应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3689-3696.
[8] 郑耀林, 章荣军, 郑俊杰, 董超强, 陆展, . 絮凝-固化联合处理超高含水率 吹填淤泥浆的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3107-3114.
[9] 大久保诚介, 汤 杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[10] 宋义敏, 邓琳琳, 吕祥锋, 许海亮, 赵泽鑫, . 岩石摩擦滑动变形演化及声发射特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2899-2906.
[11] 张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射 频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[12] 马秋峰, 秦跃平, 周天白, 杨小彬. 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2673-2685.
[13] 闫亚景, 闫永帅, 赵贵章, 张泰丽, 孙强, . 基于高密度电法的天然边坡水分运移规律研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2807-2814.
[14] 周辉, 陈珺, 张传庆, 朱勇, 卢景景, 姜玥, . 低强高脆岩爆模型材料配比试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2039-2049.
[15] 田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 吴昌瑜，张 伟，李思慎，朱国胜. 减压井机械淤堵机制与防治方法试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3181 -3187 .
[2] 陈红江，李夕兵，刘爱华. 矿井突水水源判别的多组逐步Bayes判别方法研究[J]. , 2009, 30(12): 3655 -3659 .
[3] 和法国，谌文武，韩文峰，张景科. 高分子材料SH固沙性能与微结构相关性研究[J]. , 2009, 30(12): 3803 -3807 .
[4] 雷永生. 西安地铁二号线下穿城墙及钟楼保护措施研究[J]. , 2010, 31(1): 223 -228 .
[5] 尚守平，岁小溪，周志锦，刘方成，熊 伟. 橡胶颗粒-砂混合物动剪切模量的试验研究[J]. , 2010, 31(2): 377 -381 .
[6] 肖 忠，王元战，及春宁，黄泰坤，单 旭. 波浪作用下加固软基上大圆筒结构稳定性分析[J]. , 2010, 31(8): 2648 -2654 .
[7] 柴 波，殷坤龙，陈丽霞，李远耀. 岩体结构控制下的斜坡变形特征[J]. , 2009, 30(2): 521 -525 .
[8] 徐 扬，高 谦，李 欣，李俊华，贾云喜. 土石混合体渗透性现场试坑试验研究[J]. , 2009, 30(3): 855 -858 .
[9] 章定文，刘松玉，顾沉颖. 各向异性初始应力状态下圆柱孔扩张理论弹塑性分析[J]. , 2009, 30(6): 1631 -1634 .
[10] 邓华锋，张国栋，王乐华，邓成进，郭 靖，鲁 涛. 导流隧洞开挖施工的爆破振动监测与分析[J]. , 2011, 32(3): 855 -860 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发