基于核磁共振技术的砂岩孔隙结构冻融损伤演化规律试验研究

来源：黄金科学技术杂志2025年第1期北京时间：

作者：王文通, 郭沙, 李治兴, 李治国, 刘传举

单位：西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳 621010

摘要：为研究寒区受冻融影响砂岩的细观和微观孔隙结构损伤特性，以砂岩作为研究对象，基于核磁共振试验，获得了砂岩在不同冻融循环次数下的岩石质量、孔隙度和T2谱曲线分布特征；结合分形理论与Coats渗透率模型，讨论了冻融作用下岩石孔隙和孔喉变化规律，建立了不同孔隙结构、孔隙分形维数、渗透率及孔隙度之间的相互作用关系，揭示了对冻融损伤影响最大的孔隙类型。结果表明：砂岩孔径呈三峰分布，随着冻融循环次数的增加，岩石质量、孔隙度和T2谱峰值增大；小孔（T2<3，ms）体积维持动态稳定，中孔（3<T2<33，ms）和大孔（T2>33，ms）体积呈线性增长；分形维数与循环次数呈负相关关系；大孔分形维数（Db）与孔隙度、渗透率均呈线性递减；大孔隙及与之连接的孔喉扩展，孔隙结构复杂程度降低，连通性增强，试样孔隙结构损伤加剧。

关键词：冻融循环,核磁共振（NMR）,孔隙特征,分形维数,孔喉,渗透率,砂岩孔隙结构

基金资助：国家自然科学基金青年科学基金项目“冻融循环—冲击载荷作用下岩石断裂裂纹扩展机理“(52204156),四川省自然科学基金项目“冻融—疲劳荷载交互下川西高寒冻融区岩石冲击疲劳断裂机理”(2025ZNSFSC0419)