裂隙水岩反应特征与雷诺数对溶解速率的影响.pdf

收稿日期 ２０１９ －０６ －２６ 基金项目 国家自然科学基金资助项目５１７７９０４５ꎬ５１５７９７４１ꎻ 辽宁省“兴辽英才计划”项目ＸＬＹＣ１８０７０２９ꎻ 中央高校基本科研 业务费专项资金资助项目Ｎ１８２４１０００１ꎬＮ１８０１０４０２２ꎻ 国家级大学生创新创业训练计划项目２０１８１０１４５０５９. 作者简介 王者超１９８０ － ꎬ男ꎬ山东高唐人ꎬ东北大学教授. 第４１卷第８期 ２０２０ 年 ８ 月 东北 大 学 学 报 自 然 科 学 版 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏｌ. ４１ꎬＮｏ. ８ Ａｕｇ.２ ０ ２ ０ ｄｏｉ １０.１２０６８/ ｊ. ｉｓｓｎ.１００５ －３０２６.２０２０.０８.０１８ 裂隙水岩反应特征与雷诺数对溶解速率的影响 王者超ꎬ 卫如雷ꎬ 毕竞超ꎬ 毋振华 东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室ꎬ 辽宁 沈阳 １１０８１９ 摘 要 以中国首个地下大型水封油库 黄岛油库为依托ꎬ在不同雷诺数条件下进行花岗岩单裂隙水 岩相互作用试验ꎬ分析花岗岩单裂隙水岩反应特征和雷诺数对花岗岩表面可溶矿物溶解速率的影响. 研究结 果表明ꎬ在酸性条件下花岗岩发生化学反应的主要矿物为榍石ꎻ水岩之间发生的最主要化学反应为 ＣａＴｉＳｉＯ５＋ ４Ｈ ＋ →ＴｉＯ２ ＋＋Ｈ４ＳｉＯ４＋ Ｃａ２ ＋ꎬＨ２Ｏ ＋ ＣＯ２↔ＨＣＯ－ ３ ＋ Ｈ ＋ 和 ＴｉＯ２ ＋＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＴｉＯ３↓ ＋２Ｈ ＋ ꎻ０ １０ ｄ 内水岩 化学反应最强烈ꎬ随后逐渐降低ꎬ直至达到平衡ꎻ流体流动能显著提升榍石的溶解速率ꎬ相比 Ｒｅ ＝２ ５００ 工况ꎬ Ｒｅ ＝５００ 工况下流体流动对榍石溶解速率的影响更大ꎬ这是由于较高的流速降低了溶质运移速率ꎬ使得宏观 化学反应速率降低. 关 键 词 花岗岩ꎻ单裂隙ꎻ水岩化学反应ꎻ雷诺数ꎻ溶解速率 中图分类号 Ｐ ６４１ 文献标志码 Ａ 文章编号 １００５ －３０２６２０２００８ －１１７４ －０６ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｗａｔｅｒ￣Ｒｏｃｋ Ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ Ｎｕｍｂｅｒ ｏｎ Ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｒａｔｅ ｆｏｒ Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ＷＡＮＧ Ｚｈｅ￣ｃｈａｏꎬ ＷＥＩ Ｒｕ￣ｌｅｉꎬ ＢＩ Ｊｉｎｇ￣ｃｈａｏꎬ ＷＵ Ｚｈｅｎ￣ｈｕａ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｏｎ Ｓａｆｅ Ｍｉｎｉｎｇ ｏｆ Ｄｅｅｐ Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅｓꎬ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９ꎬ Ｃｈｉｎａ. Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ ＷＡＮＧ Ｚｈｅ￣ｃｈａｏꎬ Ｅ￣ｍａｉｌ ｗａｎｇ＿ｚｈｅｃｈａｏ＠ ｈｏｔｍａｉｌ. ｃｏｍ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ￣ｓｅａｌｅｄ ｏｉｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｆａｃｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａꎬ ｖｉｚ Ｈｕａｎｇｄａｏ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｏｉｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｆａｃｉｌｉｔｙꎬ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ￣ｒｏｃｋ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｇｒａｎｉｔｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｏｗ ｒａｔｅｓ ｗｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ.Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ￣ｒｏｃｋ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｏｌｕｂｌｅ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｇｒａｎｉｔｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｉｎｅｒａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｇｒａｎｉｔｅ ｉｎ ａｃｉｄｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｓ ｓｐｈｅｎｅ. Ｔｈｅ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｒｏｃｋ ａｒｅ ＣａＴｉＳｉＯ５＋ ４Ｈ ＋ →ＴｉＯ２ ＋＋ Ｈ４ＳｉＯ４＋ Ｃａ２ ＋ꎬ Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ ２↔ＨＣＯ － ３ ＋ Ｈ ＋ ａｎｄ ＴｉＯ ＋ ２ ＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＴｉＯ３↓ ＋２Ｈ ＋ . Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ １０ ｄａｙｓꎬ ｔｈｅｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｕｎｔｉｌ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｓｔａｔｅｓ ａｒｅ ｒｅａｃｈｅｄ. Ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ ｃａｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｐｈｅｎｅꎬ ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ５００ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ２５００ꎬ ｄｕｅ ｔｏ ｈｉｇｈｅｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｏｌｕｔｅꎬ ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｃｒｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｌｏｗｅｒ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｇｒａｎｉｔｅꎻ ｓｉｎｇｌｅｆｒａｃｔｕｒｅꎻ ｗａｔｅｒ￣ｒｏｃｋｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎｓꎻ Ｒｅｙｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒꎻ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ 近年来ꎬ裂隙岩体中的溶质运移过程受到了 相当多的关注. 当地下水在岩体裂隙中流动时ꎬ会 发生水岩反应ꎬ从而使得地下水中溶质的浓度发 生改变ꎬ这种过程改变了地下水和岩体的物理和 化学特性ꎬ对地下水封油库等工程的安全性与地 下水环境产生不利的影响. 研究裂隙水岩反应特 征对于评估地下水封油库等地下岩石工程的长期 安全运行有重要作用. 随着地下核废料储置、地下油气储库和地热 等岩石工程的开发与利用ꎬ水岩反应机理已经成 为国内外的研究热点[１ －２]. 周辉等[３]建立了岩盐 溶解耦合模型和一维裂隙渗流 － 化学耦合模型ꎻ 速宝玉等[４]建立了二维粗糙裂隙面的渗流 － 化 学溶解耦合作用的偏微分方程组ꎬ得到了渗流 － 化学溶解耦合作用下岩石单裂隙渗透特性的变化 规律ꎻ申林方等[５]通过开展单裂隙花岗岩在长期 荷载和化学溶液渗透下的试验ꎬ得到了单裂隙岩 石在应力 － 渗流 － 化学耦合环境下的综合响应特 性ꎻＷｅｎｄｌａｎｄ 等[６]通过裂隙溶质运移试验研究了 裂隙开度和水流对溶质运移的影响ꎻＭｏｏｒｅ 和 Ｍｏｒｒｏｗ 等[７ －８]通过试验研究了在流固热化学耦 合条件下花岗岩裂隙渗透性的变化情况. 在以往 的试验研究中ꎬ多数将岩石作为孔隙介质而非裂 隙介质ꎬ对花岗岩等多矿物岩体的研究也较少. 本文通过一种可模拟岩石裂隙水岩相互作用 的试验仪器ꎬ设计相关试验方案ꎬ进行了不同雷诺 数条件下水岩相互作用的试验ꎬ重点分析了花岗 岩单裂隙水岩反应特征和雷诺数对花岗岩表面可 溶矿物溶解速率的影响ꎬ研究成果展现了多矿物 岩体裂隙中水岩反应的主要特征ꎬ将为相关理论 研究和工程设计提供重要支持. １ 试验方法 １􀆱 １ 试验仪器 试验所用仪器主要包括温度传感器ꎬ量程为 ０ ３５０ ℃ꎻ涡流流量计ꎬ量程为 ０􀆱 ０４ ０􀆱 ４ ｍ３/ ｈꎻ 电磁流量计ꎬ量程为 ０ １􀆱 ２ ｍ３/ ｈꎻ压力传感器ꎬ 量程为 ０ ０􀆱 ５ ＭＰａ. 试验研究对象为岩石裂隙介质ꎬ能够通过变 频增压泵和水压阀来获得不同雷诺数条件下的水 流状态. 设备整体性能良好. １􀆱 ２ 试验材料 综合考虑黄岛油库库址区地下水成分及含 量[９]ꎬ试验溶液选择配置６ Ｌ 浓度为１ ｍｍｏｌ/ Ｌ 的 Ｎａ２ＳＯ４溶液ꎬ同时为了加快水岩化学反应速率ꎬ 将其 ｐＨ 调整为 ４. 本试验使用的花岗岩试样来自黄岛油库库址 区. 利用金刚石线切割机将岩样切割成 ５０ ｍｍ ５０ ｍｍ １０ ｍｍ 的标准试样ꎬ再通过打磨机将试 样表面进行抛光处理. 将制备好的试样编号ꎬ每组 ６ 块. 将试样放入蒸馏水中清洗ꎬ再利用烘干仪器 将试样干燥处理. 烘干机温度设置为 ６０ ℃ꎬ干燥 处理２ ｄ. 最后通过 ０􀆱 ０１ ｇ 实验室电子天平对试样 称重处理ꎬ按照编号记录试样质量. １􀆱 ３ 试验过程 为了研究不同雷诺数条件下花岗岩裂隙水岩 反应特征和雷诺数对花岗岩表面可溶矿物溶解速 率的影响ꎬ分别在 Ｒｅ ＝ ５００ 和 Ｒｅ ＝ ２ ５００ 工况下 进行花岗岩裂隙水岩相互作用试验ꎬ试验过程 如下 １ 试验进行前先对试验装置的密封性进行 检查ꎬ在水箱中加入 ６ Ｌ 蒸馏水后运行试验装置ꎬ 观察是否漏水ꎬ若漏水则立刻关闭变频增压泵开 关ꎬ重新检查装置的连接ꎻ反复进行检查直至确保 试验装置密封性完好. 然后排出蒸馏水ꎬ往水箱中 加入事先配制好的 Ｎａ２ＳＯ４溶液进行试验. ２ 试验过程中通过调整变频增压泵和控制 阀来改变流体流速ꎬ以获得期望的雷诺数值. 当水 溶液流入到裂隙部位时ꎬ发生裂隙水岩反应过程ꎬ 水溶液流出裂隙后再通过回水管路回到水箱ꎬ形 成 １ 个水循环. 同时ꎬ在数据显示屏上可以显示实 时的水压、温度和流量值. 每天记录 ３ 次水压、温 度和流量数据. 此外ꎬ在试验过程中ꎬ每隔 ５ ｄ 取 １００ ｍＬ 试验中的水溶液ꎬ用于检测水溶液中离子 浓度的变化情况ꎬ同时往水箱中补充等体积的 Ｎａ２ＳＯ４溶液浓度为 １ ｍｍｏｌ/ ＬꎬｐＨ 为 ４ꎬ确保 水循环系统中溶液总量不发生变化. 整个试验过 程取 ９ 次水溶液ꎬ试验周期控制为 ４０ ｄ. ３ 将试验过程中采集到的水溶液进行 ｐＨ、 离子种类和浓度的检测分析. 将反应后的花岗岩 试样进行清洗、干燥和称重并记录试验后的质量. ２ 试验结果 ２􀆱 １ 试样表面矿物成分 为了获得花岗岩试样表面矿物成分ꎬ选择 Ｒｅ ＝５００ 和 Ｒｅ ＝２ ５００ 工况下的试样见图 １各 一块进行成分分析. 图 １ 花岗岩试样制备过程 Ｆｉｇ􀆱 １ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｎｉｔｅ ｓａｍｐｌｅｓ ａＲｅ ＝５００ꎻｂＲｅ ＝２ ５００. 在进行矿物成分分析时ꎬ通过电子探针 Ｘ 射 线显微分析仪对试样表面进行探测. 电子探针的 ５７１１第 ８ 期 王者超等 裂隙水岩反应特征与雷诺数对溶解速率的影响 分析方法主要有定点分析、线分析和面分析方法ꎬ 本研究主要通过定点分析确定试样的表面矿物 成分. 图 ２ 所示为电子探针定点分析的部分电镜图 及谱图ꎬ从谱图中可以看出点区域的元素种类. 图 ２ａ 的谱图中 ＯꎬＳｉꎬＡｌꎬＫ 的含量高ꎬ同时含有少量 的 Ｎａꎻ图 ２ｂ 的谱图中 ＯꎬＳｉꎬＮａꎬＡｌ 的含量高ꎬ同 时含有微量的 ＣａꎬＫꎻ图 ２ｃ 的谱图中 ＯꎬＦｅ 的元 素含量高ꎬ含有少量的 Ａｌꎻ图 ２ｄ 的谱图中 ＯꎬＳｉꎬ ＣａꎬＴｉ 的元素含量高ꎬ含有少量的 ＡｌꎬＦｅ. 根据各 谱图的元素含量ꎬ对比矿物标准成分ꎬ分析出试样 表面主要的矿物成分有钾长石、钠长石、石英、云 母、榍石及钛铁矿. 图 ２ 电子探针点分析电镜图及谱图 Ｆｉｇ􀆱 ２ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐｒｏｂｅ ｐｏｉｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ２􀆱 ２ 离子浓度及 ｐＨ 的变化 从检测结果来看ꎬ水溶液中的离子浓度和 ｐＨ 随时间均存在不同程度的变化. 图 ３ 和图 ４ 分别 为两组工况条件下离子浓度和 ｐＨ 随时间的变化 曲线. 主要变化特征如下. 图 ３ 两组工况离子浓度随时间的变化曲线 Ｆｉｇ􀆱 ３ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｕｎｄｅｒ ｔｗｏ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａＲｅ ＝５００ꎻｂＲｅ ＝２ ５００. 图 ４ 两组工况 ｐＨ 随时间的变化曲线 Ｆｉｇ􀆱 ４ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｐＨ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｕｎｄｅｒ ｔｗｏ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ １ Ｃａ２ ＋的浓度增加量和增加速率远高于其 他离子. 鉴于电子探针 Ｘ 射线显微仪的探测结 果ꎬＣａ２ ＋的来源为榍石的溶解ꎬ可知榍石的溶解 度高于钠长石、钾长石和石英等矿物ꎬ是花岗岩中 参与水岩化学反应的主要矿物质. ２ 从其他离子的浓度变化趋势来看ꎬＫ ＋ ꎬ Ｍｇ２ ＋浓度均有少量上升ꎬＮａ ＋ 浓度先上升后下降 然后基本不变. 从整体来看ꎬ这些离子的浓度均变 ６７１１东北大学学报自然科学版 第 ４１ 卷 化不大ꎬ这说明这些离子的来源矿物对本试验的 水岩化学反应影响均不大. ＳＯ２ － ４ 浓度均出现了先 增大后减小的变化趋势ꎬ其浓度变化不是本文主 要研究对象ꎬ将在之后开展的多工况试验中进行 研究. ３ 溶液 ｐＨ 在试验开始阶段上升至 ｐＨ ＝ ８ 左右然后轻微浮动ꎬ且不同雷诺数条件下变化特 征基本一致. 矿物溶解过程会消耗 Ｈ ＋ ꎬ使得 ｐＨ 升高ꎬ在试验初期水岩反应速率最大ꎬｐＨ 也迅速 上升ꎬ随着试验的进行ꎬｐＨ 也逐渐趋于稳定. ２􀆱 ３ 试样质量变化 表 １ 所示为试验前后岩石质量变化情况ꎬ从 表中可以看出ꎬ在 Ｒｅ ＝ ５００ 时岩石实际质量减少 了 ４０ ｍｇꎬＲｅ ＝ ２ ５００ 时岩石实际质量增加了 ４０ ｍｇ. 表 １ 试验前后岩石质量变化情况 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｔｅｓｔ ｇ 试样号 Ｒｅ ＝５００ 反应前/ 后质量差 Ｒｅ ＝２ ５００ 反应前/ 后质量差 １５９􀆱 １６/５９􀆱 １４－０􀆱 ０２５８􀆱 ４７/５８􀆱 ４３－０􀆱 ０４ ２５８􀆱 ５７/５８􀆱 ５５－０􀆱 ０２５７􀆱 ０２/５７􀆱 ０５０􀆱 ０３ ３５６􀆱 ３１/５６􀆱 ３２０􀆱 ０１５９􀆱 ８９/５９􀆱 ９０􀆱 ０１ ４５８􀆱 ３６/５８􀆱 ３８０􀆱 ０２５８􀆱 ７４/５８􀆱 ７９０􀆱 ０５ ５６２􀆱 ７５/６２􀆱 ７５０５６􀆱 ４４/５６􀆱 ４６０􀆱 ０２ ６６１􀆱 ７４/６１􀆱 ７１－０􀆱 ０３５８􀆱 ８９/５８􀆱 ８６－０􀆱 ０３ 总计－０􀆱 ０４０􀆱 ０４ ３ 分析与讨论 ３􀆱 １ 主要化学反应 根据花岗岩试样成分分析、水溶液离子种类 和浓度检测结果ꎬ可以判断试验过程中发生的水 岩化学反应ꎻ根据试验过程中溶液离子检测情况ꎬ 通过电荷守恒和质量守恒原理ꎬ对各个时间段的 水岩化学反应进行计算分析. 表 ２ 和表 ３ 为试验 过程中发生的水岩化学反应及其计算分析结果. 由表 ２ 和表 ３ 可知ꎬ本试验中发生的最主要 化学反应为ＣａＴｉＳｉＯ５＋４Ｈ ＋ →ＴｉＯ２ ＋＋ Ｈ４ＳｉＯ４＋ Ｃａ２ ＋ꎬＨ２Ｏ ＋ ＣＯ２↔ＨＣＯ － ３ ＋ Ｈ ＋ ꎬＴｉＯ２ ＋＋２Ｈ２ Ｏ→ Ｈ２ＴｉＯ３↓ ＋２Ｈ ＋ . 在所有发生的反应中ꎬ这三个反 应在不同时间段均占 ８０％ 以上. ０ １０ ｄ 内ꎬ水岩 反应现象最强ꎬ Ｒｅ ＝ ５００ 时物质的量变化为 ４８􀆱 ９６ ｍｍｏｌꎬ占整个反应过程中的 ７１􀆱 ３％ ꎻＲｅ ＝ ２ ５００时物质的量变化为 ４０􀆱 ４６ ｍｍｏｌꎬ占整个反应 过程中的 ７４􀆱 ２％ . １０ ３０ ｄ 内ꎬ水岩反应强度逐 渐降低ꎬＲｅ ＝５００ 时物质的量变化为１９􀆱 １６ ｍｍｏｌꎬ 占整个反应过程中的 ２７􀆱 ９％ ꎻＲｅ ＝ ２ ５００ 时物质 的量变化为 １３􀆱 ３５ ｍｍｏｌꎬ占整个反应过程中的 ２４􀆱 ５％ . ３０ ４０ ｄ 内ꎬ水岩反应速率逐渐变慢直至 平衡ꎬＲｅ ＝５００ 时物质的量变化为 ０􀆱 ５９ ｍｍｏｌꎬ占 整个反应过程中的 ０􀆱 ９％ ꎻＲｅ ＝２ ５００ 时物质的量 变化为 ０􀆱 ７４ ｍｍｏｌꎬ占整个反应过程中的 １􀆱 ４％ . 对比两组工况条件下物质的量变化总量与矿 物溶解总量ꎬ可以看出在不同时间段 Ｒｅ ＝ ５００ 的 物质的量变化总量与矿物溶解总量均比 Ｒｅ ＝ ２ ５００时要大ꎬ这说明在试验中ꎬＲｅ ＝ ５００ 要比 Ｒｅ ＝２ ５００ 时的水岩化学反应总量要高ꎬ相比 Ｒｅ ＝２ ５００工况ꎬＲｅ ＝５００ 时发生的水岩化学反应 要更强烈. 从矿物活性的角度来看ꎬ０ ４０ ｄꎬ在 Ｒｅ ＝５００ 和 Ｒｅ ＝ ２ ５００ 工况条件下ꎬ榍石溶解反应分别占 总反应的 ２２􀆱 ８９％ 和 ２２􀆱 １３％ ꎬ其他矿物的反应占 比总和不超过总反应的 ５％ . 在花岗岩试样所含 矿物成分中ꎬ榍石反应的总量和其占总反应的比 例均远大于其他矿物ꎬ是试样的主要反应矿物ꎬ钠 长石、磁铁矿相对榍石有少量溶解ꎬ钾长石、石英、 金云母、铁云母基本未发生溶解. 从表中可以得出ꎬ在 Ｒｅ ＝ ５００ 和 Ｒｅ ＝ ２ ５００ 时岩 石 理 论 质 量 分 别 增 加 了 ２７５􀆱 １２ ｍｇ 和 ２４１􀆱 ４１ ｍｇꎬ而实际情况是两组工况的岩石质量只 变化了 ４０ ｍｇꎬ理论值远大于实际值. 试验过程中 在已清洁干净的水箱内可以观察到白色细微颗 粒ꎬ这是因为实际上许多沉淀会由于水流的冲刷 而在流速缓慢的地方比如水箱里面沉淀下来ꎬ而 不是全部附着在岩石试样上ꎬ故实际质量变化要 小于理论质量变化. ３􀆱 ２ 雷诺数影响 在试验过程中ꎬＣａ２ ＋浓度变化特征明显ꎬ因 此ꎬ在研究雷诺数变化对水岩化学反应速率的影 响时ꎬ以榍石溶解速率和 Ｃａ２ ＋浓度变化特征为对 象进行研究. 在岩石溶解过程中ꎬ考虑流体流动的影响ꎬ通 过以下公式来进行计算[１０ －１１] ｒ ＝ ｋ 􀅱 ｆＲｅ 􀅱 １ － ｃ/ ｃｅｑꎬ１ ｋ ＝ ｋ２５􀅱 ｅｘｐ － Ｅａ Ｒ １ Ｔ － １ ２９８􀆱 １５ []. ２ 式中ｒ 为岩石表面矿物溶解速率ꎬｍｏｌ􀅱ｍ －２ 􀅱ｓ －１ꎻ ｃ 为矿物溶解的溶质浓度ꎬｍｏｌ􀅱Ｌ －１ꎻｃ ｅｑ为矿物溶 解达到平衡时溶质浓度ꎬｍｏｌ􀅱Ｌ －１ꎻｋ 为静止状态 下矿物溶解反应中的动力学常数ꎬｍｏｌ􀅱ｍ －２ 􀅱ｓ －１ꎻ ７７１１第 ８ 期 王者超等 裂隙水岩反应特征与雷诺数对溶解速率的影响 ｋ２５为非流动状态下 ２５ ℃ 时矿物的溶解速率ꎬ ｍｏｌ 􀅱 ｍ －２ 􀅱 ｓ －１ꎻＥ ａ为反应活化能ꎬｋＪ 􀅱 ｍｏｌ －１ꎻＲ 为普 适气体常数ꎬｋＪ􀅱ｍｏｌ －１ 􀅱ＫꎻｆＲｅ为流体的雷诺数 对反应速率的影响程度. 在本研究中ꎬ已知非流动 状态下 ２５ ℃时榍石 ｋ ＝ １０ －９ｍｏｌ􀅱ｍ－２ 􀅱ｓ －１ꎬＥ ａ ＝ １２􀆱 ８ ｋＪ 􀅱 ｍｏｌ －１ꎬＲ ＝８􀆱 ３１４ ｋＪ 􀅱 ｍｏｌ－１ 􀅱 Ｋ. 表 ２ 不同时间段各个反应发生比例 Ｔａｂｌｅ ２ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍａｓｓ ｃｈａｎｇｅｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄｓ 化学反应 反应占比/ ％ Ｒｅ ＝５００ ０ １０ ｄ １０ ３０ ｄ ３０ ４０ ｄ Ｒｅ ＝２５００ ０ １０ ｄ １０ ３０ ｄ ３０ ４０ ｄ ＣａＴｉＳｉＯ５＋４Ｈ ＋ →ＴｉＯ２ ＋＋ Ｈ４ＳｉＯ４＋ Ｃａ２ ＋ ２３􀆱 １１２２􀆱 ３０２３􀆱 ２７２１􀆱 ４９２４􀆱 ０８２１􀆱 ８９ Ｃａ２ ＋＋ ＳＯ２ － ４ →ＣａＳＯ４↓ ３􀆱 ９３２􀆱 ３５２􀆱 ５３３􀆱 ９３３􀆱 ３７４􀆱 ８６ Ｆｅ３Ｏ４＋８Ｈ ＋ →２Ｆｅ３ ＋＋ Ｆｅ２ ＋＋４Ｈ２Ｏ ０􀆱 ４７１􀆱 ６６１􀆱 ０１０􀆱 ４４０􀆱 ４５０􀆱 ８１ ２ＫＡｌＳｉ３Ｏ８＋２Ｈ ＋ ＋２Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５ＯＨ４↓ ＋４ＳｉＯ２＋２Ｋ ＋ ０􀆱 ０００􀆱 １９２􀆱 ０２０􀆱 ０９０􀆱 ２７１􀆱 ６２ ２ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８＋２Ｈ ＋ ＋２Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５ＯＨ４↓ ＋４ＳｉＯ２＋２Ｎａ ＋ １􀆱 ５４０􀆱 ５３３􀆱 ０４３􀆱 １９０􀆱 １８５􀆱 ６８ ＫＡｌＭｇ３Ｓｉ３Ｏ１０ＯＨ２＋１０Ｈ ＋→Ａｌ３ ＋ ＋Ｋ ＋ ＋２Ｈ４ＳｉＯ４＋３Ｍｇ２ ＋０􀆱 ０７０􀆱 ０５０􀆱 ６７０􀆱 １３０􀆱 ２８０􀆱 ５４ ＫＦｅ３ＡｌＳｉ３Ｏ１０ＯＨ２＋１０Ｈ ＋→Ａｌ３ ＋ ＋Ｋ ＋ ＋２Ｈ４ＳｉＯ４＋３Ｆｅ２ ＋０􀆱 ０１０􀆱 ０３０􀆱 ０００􀆱 ０１０􀆱 ０４０􀆱 ００ Ａｌ３ ＋＋３Ｈ２Ｏ↔ＡｌＯＨ３↓ ＋３Ｈ ＋ ０􀆱 ０８０􀆱 ０８０􀆱 ６７０􀆱 １４０􀆱 ３３０􀆱 ５４ Ｆｅ２ ＋＋２Ｈ２Ｏ↔ＦｅＯＨ２↓ ＋２Ｈ ＋ ０􀆱 １２０􀆱 １９１􀆱 ０１０􀆱 ５９０􀆱 ９００􀆱 ００ Ｆｅ３ ＋＋３Ｈ２Ｏ↔ＦｅＯＨ３↓ ＋３Ｈ ＋ １􀆱 １８３􀆱 ３２２􀆱 ０２０􀆱 ８９０􀆱 ９０１􀆱 ６２ Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ２↔ＨＣＯ － ３ ＋ Ｈ ＋ ４６􀆱 ３３４６􀆱 ９７４０􀆱 ４７４７􀆱 ４５４４􀆱 ９３４０􀆱 ５４ Ｈ４ＳｉＯ４→Ｈ２Ｏ ＋ Ｈ２ＳｉＯ３↔Ｈ２Ｏ ＋２Ｈ ＋ ＋ ＳｉＯ － ３ ０􀆱 ０５０􀆱 ０３０􀆱 ０００􀆱 １５０􀆱 １８０􀆱 ００ ＴｉＯ２ ＋＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＴｉＯ３↓ ＋２Ｈ ＋ ２３􀆱 １１２２􀆱 ３０２３􀆱 ２７２１􀆱 ４９２４􀆱 ０８２１􀆱 ８９ 表 ３ 不同时间段的质量变化情况 Ｔａｂｌｅ ３ Ｍａｓｓ ｃｈａｎｇｅｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄｓ Ｒｅ时间段/ ｄ 浓度变化总量/ ｍｍｏｌ 􀅱 Ｌ －１ 物质的量变化 总量/ ｍｍｏｌ 矿物溶解 总量/ ｍｇ 矿物沉淀 总量/ ｍｇ 质量变化/ ｍｇ ０ １０８􀆱 １６４８􀆱 ９６－２ ４８７􀆱 ５９２ ７１７􀆱 ３８２２９􀆱 ７８ ５００１０ ３０３􀆱 １９１９􀆱 １６－９５５􀆱 ６３９９９􀆱 ９４４４􀆱 ３１ ３０ ４００􀆱 １００􀆱 ５９－３８􀆱 １６３９􀆱 １９１􀆱 ０３ ０ １０６􀆱 ７４４０􀆱 ４６－２ １２４􀆱 ２４２ ３０８􀆱 ８３１８４􀆱 ５９ ２ ５００１０ ３０２􀆱 ２３１３􀆱 ３５－６８１􀆱 ７４７３５􀆱 ５６５３􀆱 ８３ ３０ ４００􀆱 １２０􀆱 ７４－４９􀆱 １５５２􀆱 １３２􀆱 ９９ 由式１可知ꎬ在 Ｃａ２ ＋接近饱和时ꎬ其微小的 变化就会对结果产生较大影响ꎬ故只取 ０ ２０ ｄ 的数据对 ｆＲｅ值进行计算. 同时由于不同工况 下的反应温度和反应面积存在差距ꎬ故在计算时 对反应温度和反应面积也进行了修正ꎬ修正后单 位面积榍石的溶解速率随时间变化曲线如图 ５ 所示. 试验开始时ꎬ榍石的溶解速率很高ꎬ随着试验 的进展ꎬ榍石的溶解速率逐渐下降到零. 通过比较 两组工况ꎬ可以看出ꎬＲｅ ＝５００ 工况下的榍石溶解 速率比 Ｒｅ ＝２ ５００ 工况下的大. 图 ５ 修正后榍石的溶解速率变化曲线 Ｆｉｇ􀆱 ５ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｓｐｈｅｎｅ ８７１１东北大学学报自然科学版 第 ４１ 卷 根据式１可计算出 Ｒｅ 对榍石溶解速率影 响的程度 ｆＲｅＲｅ ＝ ５００ 时ꎬｆＲｅ ＝ １１ １６２􀆱 ９ꎻ Ｒｅ ＝２ ５００ 时ꎬｆＲｅ ＝８ １３４􀆱 ４. 计算结果表明ꎬ流 体流动能显著提升榍石的溶解速率ꎬ相比 Ｒｅ ＝ ２ ５００工况ꎬＲｅ ＝５００ 工况下流体流动对榍石溶解 速率的影响更大. 这是因为当流速增大时ꎬ裂隙流 中出现了大量旋涡ꎬ这些旋涡中的流体不参与对 流过程ꎬ因此降低了溶质运移速率[１２]. 这导致了 Ｒｅ ＝２ ５００ 工况下流速虽大ꎬ但宏观化学反应速率 降低ꎬ从而说明实验过程中水流速度越快ꎬ并不能 使得水岩反应越充分. ４ 结 论 １ 试样表面主要的矿物成分有钾长石、钠长 石、石英、云母、榍石及钛铁矿ꎬ其中榍石为主要的 反应矿物. ２ 在花岗岩单裂隙水岩相互作用的模拟试验 中ꎬ发生的最主要化学反应为ＣａＴｉＳｉＯ５＋ ４Ｈ ＋ → ＴｉＯ２ ＋＋ Ｈ４ＳｉＯ４＋ Ｃａ２ ＋ꎬＨ２Ｏ ＋ ＣＯ２↔ＨＣＯ － ３ ＋ Ｈ ＋ 和 ＴｉＯ２ ＋＋ ２Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＴｉＯ３↓ ＋ ２Ｈ ＋ . ０ １０ ｄ 内 水岩化学反应最为剧烈ꎬ随后逐渐减弱ꎬ直至达到 平衡. 在试验中ꎬＲｅ ＝ ５００ 比 Ｒｅ ＝ ２ ５００ 时的水岩 化学反应总量高ꎬ该工况下发生的水岩化学反应 更剧烈. ３ Ｒｅ ＝５００ 时ꎬ榍石的溶解动力学常数是非 流动状态下的 １１ １６２􀆱 ９ 倍ꎻＲｅ ＝２ ５００ 时ꎬ榍石的 溶解动力学常数是非流动状态下的 ８ １３４􀆱 ４ 倍. 计算结果表明ꎬ流体流动能显著提升榍石的溶解 速率ꎬ且 Ｒｅ ＝５００ 工况下流体流动对榍石溶解速 率的影响更大. 这是因为流速增大时裂隙流中出 现的大量旋涡降低了溶质运移速率ꎬ从而使得 Ｒｅ ＝２ ５００ 工况下的宏观化学反应速率降低ꎬ这说 明了实验过程中增加流体的流速ꎬ并不能使得水 岩反应更充分. 参考文献 [ １ ] 王者超ꎬ王心语ꎬ韦昌富ꎬ等. 水化学条件对高岭土压缩性 的影响机理[Ｊ]. 山东大学学报工学版ꎬ２０１８ꎬ４８５ １０９ －１１７. Ｗａｎｇ Ｚｈｅ￣ｃｈａｏꎬＷａｎｇ Ｘｉｎ￣ｙｕꎬＷｅｉ Ｃｈａｎｇ￣ｆｕꎬｅｔ ａｌ. Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｋａｏｌｉｎｉｔｅ [ Ｊ ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｄｏｎｇ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０１８ꎬ４８５１０９ －１１７. [ ２ ] Ｑｉａｏ Ｌ ＰꎬＨｕａｎｇ Ａ ＤꎬＷａｎｇ Ｚ Ｃ. Ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌｓ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｆｌｏｗ ｔｈｒｏｕｇｈ ｇｒａｎｉｔｉｃ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ [ Ｊ]. Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１９ꎬ１２３１０４ －１０５. [ ３ ] 周辉ꎬ汤艳春ꎬ胡大伟ꎬ等. 盐岩裂隙渗流 － 溶解耦合模型 及试验研究[Ｊ]. 岩石力学与工程学报ꎬ２００６ꎬ２５５９４６ － ９５０. Ｚｈｏｕ Ｈｕｉꎬ Ｔａｎｇ Ｙａｎ￣ｃｈｕｎꎬ Ｈｕ Ｄａ￣ｗｅｉꎬ ｅｔ ａｌ. Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ￣ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｆｏｒ ｓａｌｔ ｒｏｃｋ ｃｒａｃｋｓ [ Ｊ]. Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００６ꎬ２５５９４６ －９５０. [ ４ ] 速宝玉ꎬ张文捷ꎬ盛金昌ꎬ等. 渗流 － 化学溶解耦合作用下 岩石单裂隙渗透特性研究[Ｊ]. 岩土力学ꎬ２０１０ꎬ３１１１ ３３６１ －３３６６. Ｓｕ Ｂａｏ￣ｙｕꎬＺｈａｎｇ Ｗｅｎ￣ｊｉｅꎬＳｈｅｎｇ Ｊｉｎ￣ｃｈａｎｇꎬｅｔ ａｌ. Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｕｐｌｅｄ ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ[Ｊ]. Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓꎬ ２０１０ꎬ３１１１３３６１ －３３６６. [ ５ ] 申林方ꎬ冯夏庭ꎬ潘鹏志ꎬ等. 单裂隙花岗岩在应力 － 渗 流 － 化学耦合作用下的试验研究[Ｊ]. 岩石力学与工程学 报ꎬ２０１０ꎬ２９７１３７９ －１３８８. ＳｈｅｎＬｉｎ￣ｆａｎｇꎬ ＦｅｎｇＸｉａ￣ｔｉｎｇꎬ ＰａｎＰｅｎｇ￣ｚｈｉꎬ ｅｔａｌ. Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｏ￣ｈｙｄｒｏ￣ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ｇｒａｎｉｔｅ ｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ[Ｊ]. Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１０ꎬ２９７１３７９ －１３８８. [ ６ ] Ｗｅｎｄｌａｎｄ Ｅꎬ Ｈｉｍｍｅｌｓｂａｃｈ Ｔ. Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｆｏｒ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ [ Ｊ]. Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎬ ２００２ꎬ２５１１９ －３２. [ ７ ] Ｍｏｏｒｅ Ｄ Ｅꎬ Ｌｏｃｋｎｅｒ Ｄ Ａꎬ Ｂｙｅｒｌｅｅ Ｊ Ｄ. Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｇｒａｎｉｔｅ ａｔ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ[Ｊ]. Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ １９９４ꎬ２６５５１７８１５５８ －１５６１. [ ８ ] Ｍｏｒｒｏｗ Ｃ Ａꎬ ＭｏｏｒｅＤＥꎬ ＬｏｃｋｎｅｒＤＡ. Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｇｒａｎｉｔｅ ｕｎｄｅｒ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ [ Ｊ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｌｉｄ Ｅａｒｔｈꎬ ２００１ꎬ １０６ Ｂ１２５５１ －５６０. [ ９ ] Ｗａｎｇ Ｚ ＣꎬＧｌａｉｓ ＹꎬＱｉａｏ Ｌ Ｐ. Ｈｙｄｒｏ￣ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｌａｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒꎬｈｏｓｔ ｒｏｃｋ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｕｒｔａｉｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａｎ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｏｉｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｆａｃｉｌｉｔｙ[Ｊ]. Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ７１ ４６６ －４７７. [１０]Ｄｒｅｙｂｒｏｄｔ ＷꎬＧａｂｒｏｖｓｅｋ Ｆ. Ｂａｓｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｋａｒｓｔ [ Ｍ/ ＯＬ] / / Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ＫａｒｓｔＦｒｏｍ Ｐｒｅｋａｒｓｔ ｔｏ Ｃｅｓｓａｔｉｏｎ[２０１９ － ０５ － １８]. ｈｔｔｐ/ / ｓｐｅｌｅｏｇｅｎｅｓｉｓ. ｉｎｆｏ/ ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ/ ｋａｒｓｔｂａｓｅ/ ｐｄｆ/ ｓｅｋａ ＿ ｐｄｆ４４６９. ｐｄｆ. [１１]Ｓｔｅｅｆｅｌ Ｃ ＩꎬＬａｓａｇａ Ａ Ｃ. Ａ ｃｏｕｐｌｅｄ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｎｄ ｋｉｎｅｔｉｃ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ/ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｆｌｏｗ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ ｐｈａｓｅｓ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ [ Ｊ]. Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ １９９４ꎬ２９４５５２９ －５９２. [１２]Ｚｏｕ Ｌ ＣꎬＪｉｎｇ Ｌ ＲꎬＣｖｅｔｋｏｖｉｃ Ｖ. Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ ｉｎ ａ ｓｉｎｇｌｅｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ [ Ｊ ]. Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ＆Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ ２０１５ꎬ７５１０２ －１１８. ９７１１第 ８ 期 王者超等 裂隙水岩反应特征与雷诺数对溶解速率的影响