干湿循环作用下炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法

来源：中国血液净化杂志2023年第2期北京时间：

作者：李盛南, 梁桥, 刘新喜, 张馨尤, 肖俊, 黄中华

单位：1. 湖南工程学院 建筑工程学院, 湖南 湘潭 411104;2. 土木工程智能防灾减灾与生态修复湖南省 重点实验室, 湖南 湘潭 411104;3. 长沙理工大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410114"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52108405, 51674041); Hunan Provincial Natural Science Foundation Project (2022JJ40122, 2022JJ50117); Scientific Research Foundation of Hunan Provincial Education Department (20A118, 21A0462, 21B0659)

摘要：为建立干湿循环作用下炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法，对干湿循环作用后的炭质泥岩试样进行X射线衍射试验，测试干湿循环作用下炭质泥岩的矿物成份演变；同时，采用电感耦合等离子发射光谱测试技术，研究干湿循环作用下炭质泥岩浸泡溶液的离子浓度变化规律；基于离子守恒定律，推断干湿循环作用下炭质泥岩矿物发生的化学反应；在此基础上，建立浸泡溶液离子浓度与炭质泥岩矿物反应量的定量关系，并计算炭质泥岩各矿物反应的体积；基于唯象理论，提出以反应物与生成物的体积差为溶蚀孔隙体积增量，构建炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法；最后，利用比重瓶法和核磁共振法对炭质泥岩溶蚀孔隙度的计算结果进行验证。结果表明：干湿循环作用下炭质泥岩的方解石、钾长石和钠长石含量减小，高岭石含量增加；随干湿循环次数增加，浸泡溶液中Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Fe²⁺和Al³⁺离子浓度均增加，其中Ca²⁺离子浓度增长速率是其他阳离子的数十倍；经化学分析发现，方解石溶蚀和长石水解生成高岭石是干湿循环作用下炭质泥岩孔隙演变的主要化学反应。试验证明，利用矿物离子浓度计算炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法是可行的，该方法为定量研究干湿循环作用下软岩孔隙演化提供了新的思路。

关键词：道路工程,炭质泥岩,干湿循环,孔隙演化,化学计量

基金资助：国家自然科学基金项目（52108405，51674041）；湖南省自然科学基金项目（2022JJ40122，2022JJ50117）；湖南省教育厅科学研究项目（20A118，21A0462，21B0659）