作者: 李杰林,周科平

出版社: 中南大学出版社

出版时间: 2020-10

开本: 16开

ISBN: 9787548700227

内容简介：
本书主要介绍低场核磁共振技术（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）应用于不同条件下岩石损伤破坏过程的研究。通过采用理论分析与室内实验相结合的方法，利用核磁共振技术，开展岩石损伤破坏过程中的细观结构特征测试与分析。本书系统阐述了岩石在冻融循环、动力荷载、加卸载、化学腐蚀等条件下的细观结构特征和裂纹扩展、 发育过程，获得了岩石损伤的核磁共振表征参数，揭示岩石的损伤演化机理；结合核磁共振参数，阐述了岩石裂隙结构面空间分布的分形特征，并与岩石损伤力学特性相关联，构建宏观力学参数与细观结构特征的关系，揭示出不同条件下的岩石损伤破坏机理，为基于核磁共振技术的岩石损伤破坏研究提供了理论和技术支撑。

本书可供从事岩石力学和岩体损伤研究的采矿工程、岩土工程等领域的研究生、学者参考，也可供开展低场核磁共振技术应用的研究人员、技术人员查阅。

目录
第1章 核磁共振的基本原理及测试技术   1
1.1 核磁共振技术的发展    1
1.1.1  核磁共振理论及技术的发展    1
1.1.2 低场核磁共振系统的发展    4
1.2 核磁共振基本原理    7
1.3 岩石类材料细观损伤测试技术    8
1.4 多孔介质中孔隙流体的核磁共振弛豫机制    11
1.4.1 弛豫理论与机制    11
1.4.2 多指数衰减    13
1.5 核磁共振T2分布    14
1.6 核磁共振成像技术    15
1.7 低场核磁共振仪器    16
1.8  基于文献计量分析的核磁共振在岩土工程领域的应用研究进展     19
1.8.1 研究现状的文献计量分析    19
1.8.2 研究热点分析    26
1.8.3 核磁共振技术在岩石损伤领域的研究进展    29
第2章 基于核磁共振技术的岩石细观结构测试方法    33
2.1 岩石核磁共振测试内容及参数    33
2.1.1 孔隙度    33
2.1.2 流体饱和度    34
2.1.3 渗透率    35
2.1.4 T2谱分布    36
2.1.5 核磁共振成像（MRI）    36
2.2 基于NMR技术的岩石细观结构测试步骤    38
2.2.1 线圈的选择    38
2.2.2  FID序列参数设置    38
2.2.3  CPMG序列参数设置    40
2.2.4 孔隙度标准曲线的建立    41
2.2.5 T2谱分布的反演    42
2.3 基于NMR技术的岩石孔隙度测试结果验证    44
2.4 基于NMR技术的岩石孔隙结构测量    45
2.4.1 实验方案    45
2.4.2 试验结果及分析    46
2.5 基于NMR技术的岩石含水饱和度测量    48
2.5.1 实验过程    48
2.5.2 T2谱分布结果分析    49
2.6 岩石的核磁共振成像测试    52
2.6.1 测试方法和步骤    52
2.6.2 核磁共振成像分析    55
2.6.3  MRI的分形特征分析    56
第3章 基于核磁共振技术的岩石冻融损伤特性研究[ST][WT]    58
3.1 概述    58
3.2 实验概况    59
3.2.1 岩石试样    59
3.2.2 实验过程及参数设置    60
3.3 质量变化规律    60
3.4 岩石孔隙度变化规律    64
3.5 核磁共振T2谱分布    68
3.6 岩石冻融损伤过程分析    72
3.7 基于MRI的岩石孔隙结构冻融损伤分析    75
第4章 冲击荷载条件下岩石破裂的核磁共振研究[ST][WT]    77
4.1 概述    77
4.2 循环动力荷载作用下花岗岩细观结构损伤    77
4.2.1 试验方案及过程    77
4.2.2 孔隙度    79
4.2.3 T2谱分布    80
4.2.4  MRI结果分析    84
4.3 冻融后砂岩孔隙结构劣化及动态力学特性研究    85
4.3.1 实验方案    85
4.3.2 质量变化    86
4.3.3  核磁共振T2谱分布    87
4.3.4 孔隙度变化    89
4.3.5 冻融影响下的岩石动态力学参数演化特性    90
4.3.6 冻融条件下岩石孔隙演化过程    92
4.3.7 砂岩动态峰值强度劣化与冻融循环次数的关系    94
4.3.8 动态峰值应变与冻融循环次数的关系    95
第5章 化学环境下岩石孔隙结构损伤的NMR表征    97
5.1 概述    97
5.2 酸性环境中砂岩冻融损伤特性的NMR分析    98
5.2.1 试验方案及流程    98
5.2.2 酸性环境中岩石冻融过程的宏观特征    98
5.2.3 酸性环境下岩石冻融损伤的核磁共振分析    100
5.2.4 冻融和化学耦合环境下的岩石劣化机理分析    107
5.3 不同化学条件下砂岩孔隙结构损伤的NMR分析    109
5.3.1 试验方案    109
5.3.2 纵波速度变化规律    110
5.3.3 孔隙结构变化规律    111
5.4  岩石水化学劣化机制分析    121
5.4.1 岩石水化反应过程    121
5.4.2 水—岩反应机理    122
第6章 基于核磁共振的卸荷岩石损伤特征研究[ST][WT]    127
6.1 概述    127
6.2 三轴压缩条件下岩石损伤的核磁共振研究    127
6.2.1 试验方案    127
6.2.2 T2谱分布变化分析    129
6.2.3 孔隙度分析    131
6.2.4 谱面积变化分析    132
6.2.5 核磁共振图像分析    134
6.3 不同初始围压的岩石卸荷损伤研究    135
6.3.1 试验方案    135
6.3.2 T2谱变化分析    136
6.3.3 孔隙度变化    146
6.3.4 谱面积分析    149
6.3.5 孔隙度与岩样应变对比    151
6.3.6 核磁共振成像分析    154
6.4 不同分级加卸载路径下的岩石孔隙演化特征    155
6.4.1 加卸载方案    155
6.4.2 试验流程    156
6.4.3 不同加卸载路径下的核磁共振T2谱分布    158
6.4.4 不同加卸载路径下的孔隙度演化规律    159
6.4.5 分级加卸载过程中的孔隙水演化特征    161
第7章 尾砂充填料浆孔隙演化规律的核磁共振效应  166
7.1 概述    166
7.2 基于核磁共振的充填料浆硬化研究    167
7.2.1 充填料浆早期水化    167
7.2.2 充填料浆硬化    172
7.3 多因素对充填料浆孔隙演化规律的影响分析    176
7.3.1 试验方案与步骤    176
7.3.2 减水剂    177
7.3.3 浓度    179
7.3.4 灰砂比    181
7.3.5 粉煤灰    183
7.4 尾砂充填料浆水化过程的孔隙孔径分布特征    185
7.4.1 不同浓度的尾砂充填料浆孔径分布    185
7.4.2 不同灰砂比的充填料浆孔径分布    188
7.4.3 充填料浆水化反应对孔隙结构变化的影响    191
7.5 基于NMR的尾砂充填体孔隙度分析    191
7.5.1 实验材料    191
7.5.2 实验方案    192
7.5.3 结果分析    192
7.6 离心力作用下尾砂充填体的孔隙结构演化特性    194
7.6.1 实验方案    194
7.6.2 不同浓度配比的充填体孔隙结构演化规律    196
7.6.3 最佳离心力标定    198
7.6.4 T2截止值标定    199
7.6.5 离心力与孔隙含水率的关系    201
7.6.6 离心力作用下充填体的T2谱分布    201
第8章 基于NMR参数的岩石冻融损伤演化机理分析    205
8.1 概述    205
8.2 冻融作用下不同粒径花岗岩的细观损伤演化规律    205
8.2.1 孔隙度变化与力学特性的关系    205
8.2.2 花岗岩冻融损伤演化方程    208
8.2.3 冻融花岗岩细观损伤演化规律    210
8.3 基于NMR孔隙度的花岗岩冻融损伤力学模型    211
8.3.1 基于NMR孔隙度的有效应力分析    211
8.3.2 基于NMR参数的冻融与荷载耦合作用下岩石损伤模型    213
8.4 冻融作用下砂岩孔隙体积变形模型的建立与分析    215
8.4.1 冻融作用下饱和砂岩的孔隙体积变形模型    215
8.4.2 冻融作用下砂岩孔隙度变化    218
8.4.3 冻融循环作用下砂岩孔隙体积变化规律    221
8.5 基于NMR的饱和冻结岩石未冻水含量计算模型    223
8.5.1 未冻水含量模型    224
8.5.2 未冻水含量模型验证    226
8.5.3 不同岩石的未冻水含量分析    228
第9章 岩石的细观损伤与宏观力学特性的关联分析   233
9.1 概述    233
9.2 冻融花岗岩NMR参数与静态力学特性的关系    234
9.2.1  NMR孔隙度与单轴抗压强度的关系    234
9.2.2  NMR谱面积与单轴抗压强度的关系    235
9.2.3 花岗岩核磁共振成像与宏观力学破坏特性关系    236
9.2.4 冻融后花岗岩孔隙发育程度的分形特征    239
9.3 冻融作用下砂岩NMR参数与动态力学特性的关系    241
9.3.1  NMR孔隙度与动态峰值强度、 弹性模量关系    242
9.3.2  NMR谱面积与动态峰值强度、 弹性模量的关系    244
9.4 化学腐蚀下砂岩孔隙结构与力学参数的关系    245
9.4.1 孔隙结构分析    246
9.4.2 化学腐蚀后砂岩的力学参数    255
9.4.3 力学参数与孔隙度的关系    258
9.4.4 力学参数与不同孔径孔隙的关系    264
9.4.5 力学参数与分形维数的关系    264
参考文献    269