应力作用下岩石的化学动力学溶解机制研究

来源 :岩土力学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Matousec
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通过结合化学热力学及动力学、过渡态理论和岩石力学等方面的知识,建立了应力作用下岩石的溶解动力学模型,分析了应力作用对岩石固相物质活度及矿物溶解动力学速率的影响,探讨了应力作用下水岩相互作用机制。研究结果表明:岩石所承受应力与周围流体压力之间存在的应力差所产生的化学势差是应力作用下溶解反应的驱动力;应力的施加显著提高了岩石中固相物质的活度,由此加快了矿物溶解反应的动力学速率;应力作用下的岩石细观溶解机制可根据固液界面应力分配及优先溶解部位上的差别分别用水膜扩散模型或岛渠模型进行描述;应力作用下水岩相互作用存在着应力、化学与渗流的3场耦合问题:应力推动化学反应的发生,化学作用使得岩石表面的细观形貌发生改变,局部的应力分布及大小也随着形貌的变化而改变,进而影响化学反应发生的位置及进程,同时也改变渗流通道的演化规律。 By combining the knowledge of chemical thermodynamics and kinetics, transition state theory and rock mechanics, the dissolution kinetics model of rock under stress is established, and the influence of stress on the activity of solid phase material and the dissolution kinetic rate of rock are analyzed , Discussed the mechanism of water-rock interaction under stress. The results show that the chemical potential difference caused by the stress difference between the rock under stress and the surrounding fluid pressure is the driving force for the dissolution reaction under stress. The application of stress significantly increases the activity of the solid phase in the rock from This accelerates the kinetic rate of mineral dissolution reaction. The mechanism of rock meso-dissolution under stress can be described by water film diffusion model or island canal model according to the stress distribution at the solid-liquid interface and the difference of the preferential dissolution sites respectively. Under the action of stress, There are three coupling problems of stress, chemistry and seepage in the interaction: the stress promotes the chemical reaction, and the chemical effect changes the mesoscopic morphology of the rock surface. The local stress distribution and size change with the change of the topography , And then affect the location and process of chemical reactions, but also change the evolution of percolation channel.
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