测定岩(矿)石标本磁物性参数技术方法及工作细则
陕西省核工业地质调查院
2014年四月
测定岩(矿)石标本磁物性参数技术方法及工作细则
一、物性参数
σ)
SI 单位为千克每立方米，符号为kg / m 3 换算单位： 103kg / m 3＝1 g / cm 3
(2) 磁性单位
：磁化率的单位为：SI(k)
与CGSM 单位换算如下：4πSI(k) = 1 CGSM(k)
：磁化强度的单位为：安培每米（A/m ）
与CGSM 单位换算为：A/m=10-3 CGSM( M )
(D)与磁倾角(I)的单位均为：°(度)
(3)、电性单位
ρ)：电阻率的单位为：Ω·m (欧姆·米)
η)：极化率的单位为：% (百分数)
可见，岩矿石物性标本应具有地质单元的代表性、统计样本的代表性、空间分布的代表性。岩矿石物性数据应具有地质描述的准确性，参数测定的精确性，数理统计的合理性，构造岩矿石物性数据的可靠性。
专门的岩矿石物性调查工作应单独进行技术设计编写，物探中的物性工作可参考专门的岩矿石物性调查工作编写技术设计，也可作为相应项目的一部分编写设计。
误差计算公式有两种：
a) 平均相对误差为：%100Bi
Ai -n 1i i n 1i ?+B A =∑=μ
b) 均方误差为：
n B
A n
i i
i 2)
( 12
∑=-
±
=
ε
式中：μ—平均相对误差；ε—均方误差；n —检查样品数；A
i
——第i件样品一次测量结果；
B
i
——第i件样品另一次测量结果。
二、测定物性参数的仪器设备
(1) 密度测定仪器
①、密度测定仪器
其种类包括：大称、密度计和电子天平等。大称宜用于第四系松散沉积物的密度测定；密度计和电子天平宜用于固结岩矿石的密度测定。
②、测定密度仪器的测程为1000～7000kg / m3。
③、仪器检查与性能测定：按仪器使用说明书规定进行仪器检查与性能测定。根据样品质量的范围，在测定过程中应使用相应质量大小的砝码进行仪器标定。
④、仪器维护：维护砝码的清洁，以保证砝码质量的稳定。
(2) 磁性测定仪器
①、磁性测定仪器：类型主要有：无定向磁力仪、线圈感应式岩样磁力仪、卡帕桥、旋转式磁力仪、磁勘查所使用的高精度磁力仪等。
②、磁性仪器灵敏度要求：专门测定磁性仪器要求的灵敏度不低于 10－6SI，其他类仪器的灵敏度应为10－6SI 量级，能够测量强磁性样品的磁性。
③、仪器检查与性能测定
按仪器使用说明书规定进行仪器检查与性能测定。根据磁性强弱，应有相应测程的标准磁性样品进行仪器标定。
④、仪器维护与使用
宜在无磁空间或磁场稳定的空间使用磁性测定仪器，使用中应注意仪器的防尘、防潮，防止电磁干扰
(3) 电性测定仪器
①、电性测定仪器
种类主要有：改进的微机激电仪、电阻率桥等。
②、要求电性测定仪器的输入阻抗应能达到5×107Ω以上。
③、仪器检查与性能测定：按仪器使用说明书规定进行仪器检查与性能测定。
④、仪器维护与使用：保持标本架的清洁，避免受到腐蚀。
(4) 附属设备
①、采样设备：磁罗盘、GPS、电动取样钻或汽油机取样钻、铁锤、测绳等。
②、加工设备：台式岩矿石钻机、柱体切割机等。
三、仪器及辅助设备
本方法无需添置专用的磁性测定仪器，而利用高精度磁测现有的微机质子磁力仪，可测出k＞50×4π×10-6SI的标本磁性，基本上能满足异常解释需要，具有较大实用价值。
(1) 仪器——
①、使用MP-4，OMNI-4，G-856AX或其它型号微机质子磁力仪。
②、传感器采用双探头的梯度测量装置，将标本靠近下探头，则梯度读数即相当于标本产生的磁场。若采用单探头的总场测量装置，则必须在附近另设一台测日变的同类仪器，将每次读数进行日变改正后才能算出标本产生的磁场。
③、标本架——用CSC-61磁秤脚架作支撑，其上置两块活动的(带无磁合页)平板，一块水平放置并固定在架上，另一块倾斜可调，使交角与当地磁倾角相等，并使倾向朝北，置于下探头北侧，见图1，板上装有角铝，以防标本盒下滑。
④、标本盒——边长为10 cm的正方形木盒，按左螺旋系统规定X轴向东，Y 轴向北，2轴向下，在3个轴向的正向盒面分别标以2、4、6；在3个盒的负面上分别标以1、3、5，当将这标本盒置于上述标本架倾斜面上，Z轴与地磁场T方向一致。
⑤、量杯——最大量程为500—1000 cm3的玻璃量筒；直径15～20 cm、高约
40 cm，且在距上端约5cm处有一下倾小漏水嘴的铁桶；或感量不低于5g，最大秤量2kg的体积秤。
⑥、钢卷尺、三角尺、面盆及碎布等。
(2) 测定步骤—— ①、选择一处磁场较平稳但无人文干扰磁场的地点，架好仪器及探头，此时梯度读数Tn 应在零值左右(或有很小底数)。用仪器的线号健(Line)置入标本编号。用仪器的点号健(Station)按向上盒面的号码(如6)和绕Z 轴(即T 方向)每旋转90°，读取一数编入601、602、603、604……其余各方面向上时一样，百位上的数字代表轴向(正或负)，个位上的数字代表同—轴向的读数次序数。
②、安置标本架：可采用高斯第一位置测定，如图l 所示，也可采用第二位置测定，使标本架上倾斜板面垂直于地磁场T 0的磁力线，并使标本盒位于探头筒
的正东(西)面。盒中心与探头中心等高。根据标本磁性强弱，调节标本盒中心与探头中心的距离(不小于15cm)为保证数据的可靠性，希望标本产生的磁场能引起＞土1n 的变化。
③、标本装盒：将待测标本放入标本盒内，用碎布塞紧。并注意使标本中心与盒中心一致。对于定向标本．应使其东、北、下方向分别与标本盆x 、1、Z 轴正方向一致。
④、观测：放标本前检查读数 (仪器置点号为：其中百位上X 表上盒面号码)，
4 图1 1—MP-4T 探头；2—探头支杆；3—标本盒；4—可调倾角的斜板；5—选择R 及固定标本盒的活动插销；6—固定和调节倾角的螺杆；7—可做水平转动的平板；8—三角架。
将标本盒放在标本架上．选择距离r 使仪器读数变比较大(±1nT)，记录距离r ；按向上盒面的号码依次读数；拿去标本后再次检查底数。
为减少标本形状不规则、磁性不均匀和标本位置误差的影响，可在每个轴的正、负方向都分别读取四个数(标本盒沿T 方向每旋转90°读一个数)，即平均值进行计算。
如
⑤、测定标本体积：取出标木，用细绳将标本放在水中浸湿，然后轻缓放入装满水的铁筒中，同时用空量筒收集被排出的水。待铁筒中水面平静后，放正量筒并读取量筒中的水量V ，此数即为标本体积(cm 3)，也可用体积秤秤取标本体积。
(3) 测定要求——
距离r 量准到0.2cm ，体积V 量准到5cm 3。
仪器探头附近的磁性干扰物如强磁性标本、铁筒等不得移动；测定过程中，标本架、探头支撑杆不得移动。在一块标本测定期间，n 0应不变。
用第一位置测定时，各读数应满足：
065143212,2,2n n n n n n n ≥+++
用第二位置测定时，各读数应满足：
06543212,2,2n n n n n n n ≤+++
(4) 计算磁性参数——
①、高斯第一位置时，
式中：r ——标本中心到探头中心距离；V ——标本体积；T 0——当地总磁场
值。
46046036026016Th Th Th Th n +++=SI n n n n n n n n n V T r o o o o ?????
??????? ??-++??? ??-++??? ??-+?=-πχ41022213566543213
()()()m
A
n
n
n
n
n
n
V
r
I
r
/
10
1
2
5
3
2
6
5
2
4
3
2
2
1
3
-
?
-
+
-
+
-
?
=
4
3
2
1
1
tan
n
n
n
n
-
-
=-
φ
（注：方位角由偏角公式的分子分母的正负组合决定）
)
)
((
)
(
tan
2
4
3
2
2
1
6
5
1
n
n
n
n
n
n
-
+
-
-
=-
θ
②、高斯第二位置时，
()()()m
A
n
n
n
n
n
n
V
r
I
r
/
10
1
53
2
5
6
2
3
4
2
1
2
3-
?
-
+
-
+
-
?
=
3
4
1
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1
tan
n
n
n
n
-
-
=-
φ
)
)
((
)
(
tan
2
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1
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1
n
n
n
n
n
n
-
+
-
-
=-
θ
布置物探测量工作的前提就是目标体与围岩之间存在明显的地球物理性质差异，故标本的测定及物性参数的换算就成为了物探工作的重中之重。
采集用来研究岩矿石磁性的标本时，除了要专门研究岩矿石风化壳磁性特征这种情况之外，均应采集岩矿石的基岩露头或钻井的岩心等。为了满足物性参数统计需要，各类岩矿石标本采集数量一般不能少于30块，采集点要均匀分布。标本形状尽可能为等轴状（或立方体），体积应以10cm×10cm×10cm为宜，即使强磁性标本也不能小于400cm3。
岩(矿)石标本磁参数测定结果的精确性直接影响磁异常反演精度，对正确推断地质结论具有特别重要的意义。在进行高精度磁测磁参数测定过程中，发现利用质子磁力仪测定岩(矿)石标本磁参数时，按过去介绍的方法测定、计算的磁化率、剩余磁化强度普遍比实际值偏大一到十几倍，在分析和确定引起误差的原因
SI
n
n
n
n
n
n
n
n
n
V
T
r
o
o
o
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-
+
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?
?
?+
-
+
?
?
?
?
?+
-
?
=-π
χ4
10
2
2
2
1
3
10
6
6
5
4
3
2
1
5
后，提出了改进的方法，即要用岩(矿)石标本所产生的磁感应强度代替其梯度进行磁参数的计算而不能用其梯度值来求磁参数。并应注意如避开探头中级化场对标本磁化的影响，用第一位置测定以减少位置不准所产生的计算误差等问题。将改进方法用于后续研究的岩(矿)石标本磁参数测定，用其结果进行磁异常反演，求得磁性体埋藏深度、产状等与实际情况相符合。
方法：用标本盒和物性架，然后可以选用梯度测量，或者总场测量（摆日变站），直尺测距离，排水法测体积。高斯第一，第二位置都可测
研究生课程论文 (2014 -2015 学年第一学期) 热分析技术在金属材料研究中的应用 提交日期：2014年12月 1 日研究生签名： 学号学院材料科学与工程学院 课程编号课程名称材料的物性及其测试技术 学位类别硕士任课教师 教师评语： 成绩评定：分任课教师签名：年月日
热分析技术在金属材料研究中的应用 摘要：介绍了热分析技术的一些常用的热分析方法，如热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热膨胀等；同时阐述了热分析技术在金属材料中的应用，如测定金属材料的相变的临界温度以及对磁性材料居里温度的测量，及相变的热效应等。 关键词：热分析技术金属材料研究应用 Application of thermal analysis technique in the research of metallic materials Jing Deng School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology Abstract: The application of the thermal analysis technique and some commonly methods were introduced, such as thermogravimetry analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), differential scanning calorimetry (DSC), thermodilatometry and so on. The application of the thermal analysis technology in metallic materials was introduced, for example, to measure phase transition critical temperature of the metallic materials and the Curie temperature of the magnetic material and the thermal effect of the phase transition. Keywords: thermal analysis technique; metallic materials; research; application 1、前言 热分析是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度之间对应关系的一项技术。主要包括如下三个方面的内容：一是物质要承受程序控温的作用，即以一定的速率等速升温或降温；二是要选择一观测的物理量P，该物理量可以是热学、磁学、力学、电学、声学和光学的等；三是测量物理量P随温度T的变化，往往不能直接给出两者之间的函数关系[1]。 热分析主要用于研究物理变化(晶型转变、熔融、升华和吸附等)和化学变化(脱水、分解、氧化和还原等)。热分析不仅提供热力学参数，而且还能给出有参考价值的动力学数据。因此，热分析在材料研究和选择上，在热力学和动力学的理论研究上都是很重要的分析手段[2]。 按照测量的物理性质，国际热分析协会(ICTA)将现有的热分析技术分类[3-4]，具体见表1。热分析技术种类繁多，应用甚广，本文将介绍主要的热分析技术及其在金属材料研究中的主要应用。 表1 ICTA关于热分析技术的分类 测试性质方法名称英文全称缩名称质量热重法Thermogravimetry Analysis TGA 等压质量变化测定Isobaric Mass-change Determination 逸出气检测Evolved Gas Detection EGD 逸出气分析Evolved Gas Analysis EGA 放射热分析Emanation Thermal Analysis TEA
金属热物性参数
表1 各种金属的热物性值 金属温度? C 比热 cal/(g·?C) 导热系数 cal/(cm·s·?C) 密度ρ(g/cm3)液相 线、固相线温度(?C) 纯铁 25 200 400 769 800 1000 1500 0.107 0.124 0.145 0.358 0.230 0.148 0.180 0.192 0.152 0.120 0.074 0.071 0.070 0.032 ρ=7.88(20?C) =7.3(1500?C) =7.0(1600?C) 镇静钢(C0.08%) 200 400 800 1200 0.112 0.124 0.142 0.230 0.158 0.142 0.128 0.107 0.068 0.071 ρ=7.86(15?C) 软钢(C0.23%) 200 400 800 1200 0.112 0.124 0.142 0.228 0.158 0.124 0.116 0.102 0.062 0.071 ρ=7.86(15?C) 碳素结构钢(S35C) 25 200 400 800 0.111 0.125 0.134 0.285 0.103 0.095 0.079 0.078 中碳钢(C0.4%) 200 400 800 1200 0.112 0.122 0.140 0.148 0.156 0.124 0.115 0.100 0.059 0.071 ρ=7.85(15?C) 共析钢(C0.8%) 200 400 800 1200 0.108 0.128 0.144 0.146 0.160 0.119 0.108 0.091 0.058 0.072 ρ=7.85(15?C) 工具钢(C1.2%) 200 400 800 0.108 0.130 0.142 0.156 0.103 0.102 0.089 0.057 ρ=7.83(15?C)
温度t °C 密度p比热容 cp 热导率入运动黏度V动力黏度n 普朗特数Pr kg/m3 kJ/(kg .K) W/(m ?K) m2/s Pa - s 0 999.9 4.212 0.551 1.789E-06 1.788E-03 13.67 1 999.9 4.210 0.553 1.741E-06 1.740E-03 13.26 2 999.9 4.208 0.556 1.692E-06 1.692E-0 3 12.84 3 999.9 4.206 0.558 1.644E-06 1.643E-03 12.43 4 999.8 4.204 0.560 1.596E-06 1.595E-03 12.01 5 999.8 4.202 0.563 1.548E-0 6 1.547E-03 11.60 6 999.8 4.199 0.565 1.499E-06 1.499E-03 11.18 7 999.8 4.197 0.567 1.451E-06 1.451E-03 10.77 8 999.7 4.195 0.569 1.403E-06 1.402E-03 10.35 9 999.7 4.193 0.572 1.354E-06 1.354E-03 9.94 10 999.7 4.191 0.574 1.306E-06 1.306E-03 9.52 11 999.6 4.190 0.577 1.276E-06 1.276E-03 9.27 12 999.4 4.189 0.579 1.246E-06 1.246E-03 9.02 13 999.3 4.189 0.582 1.216E-06 1.215E-03 8.77 14 999.1 4.188 0.584 1.186E-06 1.185E-03 8.52 15 999.0 4.187 0.587 1.156E-06 1.155E-03 8.27 16 998.8 4.186 0.589 1.126E-06 1.125E-03 8.02 17 998.7 4.185 0.592 1.096E-06 1.095E-03 7.77 18 998.5 4.185 0.594 1.066E-06 1.064E-03 7.52 19 998.4 4.184 0.597 1.036E-06 1.034E-03 7.27 20 998.2 4.183 0.599 1.006E-06 1.004E-03 7.02 21 998.0 4.182 0.601 9.859E-07 9.838E-04 6.86 22 997.7 4.181 0.603 9.658E-07 9.635E-04 6.70 23 997.5 4.180 0.605 9.457E-07 9.433E-04 6.54 24 997.2 4.179 0.607 9.256E-07 9.230E-04 6.38 25 997.0 4.179 0.609 9.055E-07 9.028E-04 6.22 26 996.7 4.178 0.610 8.854E-07 8.825E-04 6.06 27 996.5 4.177 0.612 8.653E-07 8.623E-04 5.90 28 996.2 4.176 0.614 8.452E-07 8.420E-04 5.74 29 996.0 4.175 0.616 8.251E-07 8.218E-04 5.58 30 995.7 4.174 0.618 8.050E-07 8.015E-04 5.42 31 995.4 4.174 0.620 7.904E-07 7.867E-04 5.31 32 995.0 4.174 0.621 7.758E-07 7.719E-04 5.20 33 994.7 4.174 0.623 7.612E-07 7.570E-04 5.09 34 994.3 4.174 0.625 7.466E-07 7.422E-04 4.98 35 994.0 4.174 0.627 7.320E-07 7.274E-04 4.87 36 993.6 4.174 0.628 7.174E-07 7.126E-04 4.75 37 993.3 4.174 0.630 7.028E-07 6.978E-04 4.64 38 992.9 4.174 0.632 6.882E-07 6.829E-04 4.53 39 992.6 4.174 0.633 6.736E-07 6.681E-04 4.42 40 992.2 4.174 0.635 6.590E-07 6.533E-04 4.31 41 991.8 4.174 0.636 6.487E-07 6.429E-04 4.23
第2章 岩石物理力学性质 例：某岩样试件，测得密度为1.9kg/cm3，比重为2.69，含水量为29%。试求该岩样的孔隙比、孔隙率、饱和度和干容量。 解：孔隙比：83.019 .1) 29.01(69.21) 1(=-+= -+?= γ ωεd v 孔隙度：%3.45%10083 .0183 .0%1001=?+=?+= v v n εε 饱和度：%9483 .0% 2969.2=?==εωG S r 干容重：)/(47.183 .0169.213cm g d =+=+?= εγ 例 某岩石通过三轴试验，求得其剪切强度c=10MPa ，υ=45°，试计算该岩石的单轴抗压强度和单轴抗拉强度。 解：由 例 大理岩的抗剪强度试验，当σ1n=6MPa, σ2n=10MPa ，τ1n=19.2MPa, τ2n=22MPa 。该岩石作三轴抗压强度试验时，当σa=0，则Rc=100MPa 。求侧压力 σa=6MPa 时，其三轴抗压强度等于多少？ 解：（1）计算内摩擦角υ φστtg C n n 11+= （1） φστtg C n n 22+= （2） 联立求解： 021212219.2 0.735106 n n n n tg ττφφσσ--= ==?=-- （2）计算系数K ： 7.335sin 135sin 1sin 1sin 10 =-+=-+=φφK （3）计算三轴抗压强度： 0100 3.7612.22C a S S K MPa σ=+=+?= 第3章 岩石本构关系与强度理论 例：已知岩石的应力状态如图，并已知岩石的内聚力为4MPa ，内摩擦角为35°。求： （1）各单元体莫尔应力圆，主应力大小和方向； （2）用莫尔库仑理论判断，岩石是否发生破坏
物性参数表
常用溶剂 一、乙醇（ethyl alcohol，ethanol）CAS No.：64-17-5 （1）分子式 C2H6O （2）相对分子质量 46.07 （3）结构式 CH3CH2OH ， （4）外观与性状：无色液体，有酒香。（5）熔点（℃）：-114.1 （6）沸点（℃）：78.3 溶解性:与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂; 密度：相对密度(水=1)0.79;相对密度(空气=1)1.59; 稳定性:稳定;危险标记7(易燃液体); 主要用途:用于制酒工业、有机合成、消毒以用作溶剂
二、甲醇（methyl alcohol，Methanol）CAS No.：67-56-1 （1）分子式 CH4O （2）相对分子质量32．04 （3）结构式 CH3O， （4）外观与性状：无色澄清液体，有刺激性气味。 （5）熔点（℃）：-97.8，凝固点 -97．49℃，沸点64．5℃．闪点(开口)16℃，燃点470℃，折射率1. 3285，表面张力22．55×10-3N／m （6）相对密度(20 ℃／4℃)0．7914 溶解度参数δ＝14．8，能与水、乙醇、乙醚、丙酮、苯、氯仿等有机溶剂混溶，甲醇对金属特别是黄铜有轻微的腐蚀性。易燃，燃烧时有无光的谈蓝色火焰。蒸气能与空气形成爆炸混合物．爆炸极限6．0％-36．5％(vol)。纯品略带乙醇味，粗品刺鼻难闻。有毒可直接侵害人的肢体细胞组织．特别是侵害视觉神经网膜，致使失明。正常人一次饮用4一10g纯甲醉可产生严重中毒。饮用7-8g可导致失明，饮用
30-100g就会死亡。空气中甲酵蒸气最高容许浓度5mg／m3。
3.2 侏罗系煤岩层物理力学性质测试 3.2.1试验仪器及原理 本试验采用电子万能压力试验机(图3.24)对侏罗系、石炭系岩石试样进行抗压强度、抗拉强度以及抗剪强度的测定。 (a) 电子万能压力试验机 (b) 单轴抗压强度测试 (c) 抗拉强度测试 (d) 抗剪强度测试 图3.24 岩石力学电子万能压力试验机及试验过程 (1) 岩石抗压强度测定： 单轴抗压强度的测定：将采集的岩块试件放在压力试验机上，按规定的加载速度(0.1mm/min)加载至试件破坏。根据试件破坏时，施加的最大荷载P ，试件横断面A 便可计算出岩石的单轴抗压强度S 0，见式(3.1)。 S 0= P A (3.1) 一般表面单轴抗压强度测定值的分散性比较大，因此，为获得可靠的平均单轴抗压强度值，每组试件的数目至少为3块。 (2) 岩石抗拉强度的测定： 做岩石抗拉试验时，将试件做成圆盘形放在压力机上进行压裂试验，试件受集中荷载的作用，见式(3.2)。
S t = 2P DT π (3.2) 式中：S t ——岩石抗拉强度 MPa ； P ——岩石试件断裂时的最大荷载，KN ； D ——岩石试件直径； T ——岩石试件厚度。 为使抗拉强度值较准确，每种岩石试件数目至少3块。 (3) 岩石抗剪强度测定： 将岩石试件放在两个钢制的倾斜压模之间，然后把夹有试件的压模放在压力实验机上加压。当施加荷载达到某一值时，试件沿预定的剪切面剪断，见式(3.3)。 sin cos n T P A A N P A A τασα? = =? ??? ==?? (3.3) 式中：P ——试件发生剪切破坏时的最大荷载； T ——施加在破坏面上的剪切力； N ——作用在破坏面上的正压力； A ——剪切破坏面的面积； τ——作用在破坏面上的剪应力； n σ——作用在破坏面上的正应力； α——破坏面上的角度。 每组取3块试件，变换不同的破坏角，根据所得的数值，便可在στ-坐标系上画出反映岩石发生剪切破坏的强度曲线。并可求出反映岩石力学性质的另外两个参数：粘聚力c 及内摩察角?。 3.2.2 标准岩样加工 根据需要和所在矿的条件，在晋华宫矿12#煤层2105巷顶板钻取岩样，钻孔长度约22m ，在。根据各段岩心长度统计结果，晋华宫矿顶板岩层的RQD 值为72.4%，围岩质量一般。 岩心取出后，随即贴上标签，用透明保鲜袋包好以防风化，之后装箱，托运到实验室，经切割、打磨、干燥制成标准的岩石试样，岩样制作过程见图3.25。
常见物性参数表
常用溶剂 一、乙醇（ethyl alcohol，ethanol）CAS No.：64-17-5 （1）分子式 C2H6O （2）相对分子质量 46.07 （3）结构式 CH3CH2OH， （4）外观与性状：无色液体，有酒香。 （5）熔点（℃）：-114.1 （6）沸点（℃）：78.3 溶解性:与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂; 密度：相对密度(水=1)0.79;相对密度(空气=1)1.59; 稳定性:稳定;危险标记 7(易燃液体); 主要用途:用于制酒工业、有机合成、消毒以用作溶剂 不同压力下乙醇物性参数变化 表压液态密 度比热容气体密 度 蒸发 热 分子 量 粘度沸 点 MPa Kg/m3KJ/Kg*K Kg/m3KJ/Kg g/mol MPa*s ℃ 0.06 750.49 2.811 2.4693 830.21 46.07 0.58 90.6 5 0.04 752.35 2.790 2.1825 837.84 46.07 0.59 87 0.02 754.38 2.767 1.8917 845.99 46.07 0.61 83 常压756.65 2.742 1.5966 854.89 46.07 0.63 78.3 5 -0.02 759.50 2.711 1.2984 865.7 6 46.0 7 0.66 72. 8 -0.04 762.93 2.674 0.9936 878.32 46.07 0.6 9 65.9 -0.06 767.38 2.627 0.6806 893.85 46.07 0.74 56.8 2 -0.08 774.37 2.556 0.3559 916.51 46.07 0.83 42.4
温度t °C 密度p比热容cp 热导率入运动黏度V动力黏度n 普朗特数P r kg/m3 kJ/(kg .K) W/(m ? K) m2/s Pa - s 0 999.9 4.212 0.551 1.789E-06 1.788E-03 13.67 1 999.9 4.210 0.553 1.741E-06 1.740E-03 13.26 2 999.9 4.208 0.556 1.692E-06 1.692E-0 3 12.84 3 999.9 4.206 0.558 1.644E-06 1.643E-03 12.43 4 999.8 4.204 0.560 1.596E-06 1.595E-03 12.01 5 999.8 4.202 0.563 1.548E-0 6 1.547E-03 11.60 6 999.8 4.199 0.565 1.499E-06 1.499E-03 11.18 7 999.8 4.197 0.567 1.451E-06 1.451E-03 10.77 8 999.7 4.195 0.569 1.403E-06 1.402E-03 10.35 9 999.7 4.193 0.572 1.354E-06 1.354E-03 9.94 10 999.7 4.191 0.574 1.306E-06 1.306E-03 9.52 11 999.6 4.190 0.577 1.276E-06 1.276E-03 9.27 12 999.4 4.189 0.579 1.246E-06 1.246E-03 9.02 13 999.3 4.189 0.582 1.216E-06 1.215E-03 8.77 14 999.1 4.188 0.584 1.186E-06 1.185E-03 8.52 15 999.0 4.187 0.587 1.156E-06 1.155E-03 8.27 16 998.8 4.186 0.589 1.126E-06 1.125E-03 8.02 17 998.7 4.185 0.592 1.096E-06 1.095E-03 7.77 18 998.5 4.185 0.594 1.066E-06 1.064E-03 7.52 19 998.4 4.184 0.597 1.036E-06 1.034E-03 7.27 20 998.2 4.183 0.599 1.006E-06 1.004E-03 7.02 21 998.0 4.182 0.601 9.859E-07 9.838E-04 6.86 22 997.7 4.181 0.603 9.658E-07 9.635E-04 6.70 23 997.5 4.180 0.605 9.457E-07 9.433E-04 6.54 24 997.2 4.179 0.607 9.256E-07 9.230E-04 6.38 25 997.0 4.179 0.609 9.055E-07 9.028E-04 6.22 26 996.7 4.178 0.610 8.854E-07 8.825E-04 6.06 27 996.5 4.177 0.612 8.653E-07 8.623E-04 5.90 28 996.2 4.176 0.614 8.452E-07 8.420E-04 5.74 29 996.0 4.175 0.616 8.251E-07 8.218E-04 5.58 30 995.7 4.174 0.618 8.050E-07 8.015E-04 5.42 31 995.4 4.174 0.620 7.904E-07 7.867E-04 5.31 32 995.0 4.174 0.621 7.758E-07 7.719E-04 5.20 33 994.7 4.174 0.623 7.612E-07 7.570E-04 5.09 34 994.3 4.174 0.625 7.466E-07 7.422E-04 4.98 35 994.0 4.174 0.627 7.320E-07 7.274E-04 4.87 36 993.6 4.174 0.628 7.174E-07 7.126E-04 4.75 37 993.3 4.174 0.630 7.028E-07 6.978E-04 4.64 38 992.9 4.174 0.632 6.882E-07 6.829E-04 4.53 39 992.6 4.174 0.633 6.736E-07 6.681E-04 4.42 40 992.2 4.174 0.635 6.590E-07 6.533E-04 4.31 41 991.8 4.174 0.636 6.487E-07 6.429E-04 4.23
岩体力学参数的确定方法 在岩石工程实践中,首先需要了解其研究对象———工程岩体的力学特性,确定其特性参数。力学参数的合理确定在岩石力学的研究和发展过程中始终是难题之一。在应用工程力学领域, 如果原封不动地借用经典理论力学的连续性假设和定义,会出现理解上的毛病。必须考虑假设的合理使用范围和各物理量的适用定义。本文就地下岩体工程根据侧重的点不同对岩体参数的确定方法进行探讨。 一．传统岩体参数的确定方法 地下巷道、硐室开挖后，围岩产生应力重分异作用,径向应力减少,切向应力增加,并且随着工程不断推进,岩体应力状态不断改变。巷道、硐室围岩处于“三高一扰动”条件下,岩体表现的力学特性是破坏条件下的稳定失稳再平衡过程。围岩体处于一种拉压相间出现的复杂应力状态。该类工程岩体的力学参数的确定要进行岩体的卸荷试验研究,且要依据现场工程实际条件进行卸荷条件下的应力、渗流与温度三场耦合试验研究。需要进行循环加卸载条件下的岩体力学特性研究,进而获得岩体的力学参数特征。 确定地下巷道、硐室工程岩体力学参数的方法为: (1)三轴应力状态下的卸荷三场耦合力学试验,获得有关参数; (2)进行岩体流变特性试验研究,获得有关岩体的流变参数。 目前在该领域要进行大量的工作,包括设备仪器的研制等,同时还要利用新的计算机技术才会实现。 二．建立力学模型确定岩体力学参数
建立工程岩体力学参数模型主要是解决复杂岩体力学参数确定的问题。要确定复杂岩体的力学参数需要把工程岩体看作具有连续性的模型,运用确定岩体力学参数的新方法,对含层状斜节理的岩体建立力学模型进行力学实验,从而确定了该岩体的各项基本力学参数值。 1．工程岩体力学参数模型 目前对岩石的力学属性及其划分基本有两种观点：一种观点认为岩石本身是一个连续的、没有各向异性的材料,另一种意见认为岩石由多晶体系组成,并存在空洞和裂纹等缺陷,使得岩体本身结构表现出各向异性和不连续性。一般情况下岩体被视为非连续介质,但在一定条件下仍满足连续介质力学的基本假定。因此给定工程岩体的连续性假设:假定整个物体的体积都被组成这个物体的物质微元所充满,没有任何空隙。物质微元是有大小的，物质微元的尺寸决定于所研究的工程物体的尺寸。这样就存在一个用连续体理论来研究非连续体的问题。 2．工程岩体力学参数 为确定工程岩体的力学参数,需要通过井下工程地质调查,根据岩体所含结构面的不同及结构体特性的差异,选取具有代表性的不同尺寸的岩块和结构面,然后进行一系列室内力学实验和数值模拟实验。具体步骤如下: (1) 通过井下工程调查,确定结构面的空间分布模式,抽象工程岩体结构模型;并在现场采集有代表性的完整岩块和软弱结构面试
1.别名·xx 液氨；Ammonia、Liquid amlllorlia． 2.用途 氮肥、铵盐、硝酸、尿素、丙烯腈、三聚氰酰胺、丙烯酰胺、氢氰酸、无机试剂、药品、染料、酸性中和剂、橡胶氧化剂、金属表面氮化、制冷剂、半导体用气体、氧化、氮化膜、化学气相淀积、标准气、校正气、在线仪表标准气。 3.制法 氢和氮在高温高压时在催化剂的作用下合成而得氨。 4.理化性质 分子量： 17.031熔点( 101.325kPa)：-77.7℃沸点( 101.325kPa)：-33.4℃液体密度(- 73.15℃， 8.666kPa)：729kg/m3 气体密度(0℃， 101.325kPa)： 0.7708kg/m3 相对密度(气体，空气= 1.25℃， 101.325kPa)：
0.597比容( 21.1℃， 101.325kPa)： 1.4109m3/kg 气液容积比： (15℃，100kPa)：947L/L 临界温度： 132.4℃临界压力：11277kPa临界密度：235kg/m3 压缩系数： 压缩系数 压力kPa 300K380K420K580K 101.330. 99060.99660. 99780.9997 506.630. 94630.97850.985l 0.9954 1013.250. 88600.95730. 97030.9911熔化热(- 77.74℃，
6.677kPa)： 331.59kJ/kg 气化热(- 33.41℃， 101.325kPa)： 1371.18kJ/kg 比热容( 101.33kPa，300K)： Cp= 2159.97J/(kg·K) 比热比(气体， 46.8℃， 101.325kPa)： CP/Cv= 1.307 蒸气压(-20℃)： 186.4kPa(0℃)： 410.4kPa(20℃)：829,9kPa粘度(气体，20℃，101.325kPa)： 0.00982mPa·s(液体，- 33.5℃)：
计算题 四、岩石的强度特征 (1) 在劈裂法测定岩石单轴抗拉强度的试验中，采用的立方体岩石试件的边长为5cm ，一组平行试验得到的破坏荷载分别为16.7、17.2、17.0kN ，试求其抗拉强度。 解：由公式σt =2P t /πa 2=2×P t ×103/3.14×52×10-4=0.255P t (MPa) σt1=0.255×16.7=4.2585 σt2=0.255×17.2=4.386 σt3=0.255×17.0=4.335 则所求抗拉强度：σt ==(4.2585+4.386+4.335)/3=4.33MPa 。 试计算其抗拉强度。(K =0.96) 解：因为K =0.96，P t 、D 为上表数据，由公式σt =KI s =KP t /D 2代入上述数据依次得： σt =8.3、9.9、10.7、10.1、7.7、8.7、10.4、9.1。 求平均值有σt =9.4MPa 。 (3) 试导出倾斜板法抗剪强度试验的计算公式。 解： 如上图所示：根据平衡条件有： Σx=0 τ-P sin α/A -P f cos α/A =0
τ=P (sinα- f cosα)/A Σy=0 σ-P cosα-P f sinα=0 σ=P (cosα+ f sinα) 式中：P为压力机的总垂直力。 σ为作用在试件剪切面上的法向总压力。 τ为作用在试件剪切面上的切向总剪力。 f为压力机整板下面的滚珠的磨擦系数。 α为剪切面与水平面所成的角度。 则倾斜板法抗剪强度试验的计算公式为: σ=P(cosα+ f sinα)/A τ=P(sinα-f cosα)/A (4) 倾斜板法抗剪强度试验中，已知倾斜板的倾角α分别为30o、40o、50o、和60o，如果试样边长为5cm,据经验估计岩石的力学参数c=15kPa，φ=31o，试估计各级破坏荷载值。(f=0.01) 解：已知α分别为30o、40o、50o、和60o，c=15kPa，φ=31o，f=0.01， τ=σ tgφ+c σ=P(cosα+ f sinα)/A τ=P( sinα-f cosα)/A P( sinα-f cosα)/A= P(cosα+ f sinα) tgφ/A+c ( sinα-f cosα)= (cosα+ f sinα) tgφ+cA/P P=cA/[( sinα-f cosα)- (cosα+ f sinα) tgφ] 由上式，代入上述数据，计算得： P30=15(kN/mm2)×25×102(mm2)/[( sin30 - 0.01×cos30) - (cos30 + 0.01×sin30) tg31] αsinαcosα( sinα-f cosα)(cosα+ f sinα)(cosα+ f sinα) tgφ P 3 0 0.5 0.86602 5 0.49134 0.873751 0.525002 -111.4 4 0 0.64278 8 0.76604 4 0.635127 0.772522 0.464178 21.9363 8 5 0 0.76604 4 0.64278 8 0.759617 0.647788 0.38923 10.1245 6 6 0 0.86602 5 0.5 0.861025 0.5 0.30043 6.68932 (5) 试按威克尔(Wuerker)假定，分别导出σt、σc、c、φ的相互关系。 解：如图：
Apache-Tables
Apache-Tables Table1Ground Reflectance (3) Table2Precipitable Water Vapour Depth(In Metres) (4) Table3Dry-Bulb Temperatures (5) Table4World Weather Data (6) Table5U-Values for Glazing (7) Table6Thermal Conductivity,Specific Heat Capacity and Density (9) Table8Shading Coefficient and Short-wave Radiant Fraction for Blinds and Curtains (19) Table9Transmission Factors for External Miniature Louvres (20) Table10Sensible and Latent Gains from People (21) Table11Radiant Fraction for Casual Gains (22) Table12Winter Design Temperatures and Air Changes (23) Table13Heat Emitter Radiant Fraction (26) Table14Solar Absorptivity (27) Table15Thermal Resistances of Air Gaps (28) Table16Diffusion Resistance Factors (30) Table17Permeances (31) Table18Vapour Resistivities (32) Table21Inside Surface Resistance(Table A3.5CIBSE Guide) (34) Table22Outside Surface Resistance(Table A3.6CIBSE Guide) (35) Table23Emissivities of Various Materials(Table C3.7CIBSE Guide) (36)
四、岩石的强度特征 (1) 在劈裂法测定岩石单轴抗拉强度的试验中，采用的立方体岩石试件的边长为5cm，一组平行试验得到的破坏荷载分别为、、，试求其抗拉强度。 解：由公式σt=2P t/πa2=2×P t×103/×52×10-4=(MPa) σt1=×= σt2=×= σt3=×= 则所求抗拉强度：σt==++/3=。 (2) 在野外用点荷载测定岩石抗拉强度，得到一组数据如下： 试计算其抗拉强度。(K= 解：因为K=，P t、D为上表数据，由公式σt=KI s=KP t/D2代入上述数据依次得： σt=、、、、、、、。 求平均值有σt=。 (3) 试导出倾斜板法抗剪强度试验的计算公式。 解： 如上图所示：根据平衡条件有： Σx=0 τ-P sinα/A-P f cosα/A=0 τ=P (sinα- f cosα)/A Σy=0 σ-P cosα-P f sinα=0 σ=P (cosα+ f sinα) 式中：P为压力机的总垂直力。
σ为作用在试件剪切面上的法向总压力。 τ为作用在试件剪切面上的切向总剪力。 f为压力机整板下面的滚珠的磨擦系数。 α为剪切面与水平面所成的角度。 则倾斜板法抗剪强度试验的计算公式为: σ=P(cosα+ f sinα)/A τ=P(sinα- f cosα)/A (4) 倾斜板法抗剪强度试验中，已知倾斜板的倾角α分别为30o、40o、50o、和60o，如果试样边长为5cm,据经验估计岩石的力学参数c=15kPa，φ=31o，试估计各级破坏荷载值。(f= 解：已知α分别为30o、40o、50o、和60o，c=15kPa，φ=31o，f=， τ=σtgφ+c σ=P(cosα+ f sinα)/A τ=P( sinα- f cosα)/A P( sinα- f cosα)/A= P(cosα+ f sinα) tgφ/A+c ( sinα- f cosα)= (cosα+ f sinα) tgφ+cA/P P=cA/[( sinα- f cosα)- (cosα+ f sinα) tgφ] 由上式，代入上述数据，计算得： P30=15(kN/mm2)×25×102(mm2)/[( sin30 - ×cos30) - (cos30 + ×sin30) tg31] αsinαcosα( sinα- f cosα) (cosα+ f sinα) (cosα+ f sinα) tgφ P 3 0 4 0
丙稀丙稀物性参数物性参数物性参数 (1) (1) 常规性质常规性质常规性质 中文名: 丙稀 英文名: PROPYLENE CAS 号: 115071 化学式: C3H6 结构简式: 所属族: 1-炔烃 分子量: 42.0806 kg/kmol 熔点: 87.89 K 沸点: 225.46 K 临界压力: 4665.003 kPa 临界温度: 365.57 K 临界体积: 1.884E-04 m3/mol 偏心因子: 0.13982 临界压缩因子: 0.289 偶极距: 0.36575 debye 标准焓: 19.7099872 kJ/mol 标准自由焓: 62.14997 kJ/mol 绝对熵: .2666 kJ/mol/K 熔化焓: 未知 kJ/mol 溶解参数: 6.43 (cal/cm3)1/2 折光率: 1.3625 等张比容: 140.014 (2) (2) 饱和蒸气压饱和蒸气压饱和蒸气压 系数(Y 单位:Pa) 使用温度范围：87.89 - 365.57K A= 57.263 B=-3382.4 C=-5.7707 D= .000010431 E= 2 (3) (3) 液体热容液体热容液体热容
系数(Y 单位:J/kmol/K) 使用温度范围：87.89 - 298.15K A= 117200 B=-386.32 C= 1.2348 D= 0 E= 0 (4) (4) 理想气体比热容理想气体比热容理想气体比热容 系数(Y 单位:J/mol/K) 使用温度范围：130 - 1500K A= 43390 B= 152000 C= 1425 D= 78600 E= 623.9 (5) (5) 液体粘度液体粘度液体粘度 系数(Y 单位:Pa·s) 使用温度范围：87.89 - 320K A=-9.1477 B= 500.87 C=-.31745 D= 0 E= 0
常用溶剂 一、乙醇（ethyl alcohol，ethanol）CAS No.：64-17-5 （1）分子式 C2H6O （2）相对分子质量 46.07 （3）结构式 CH3CH2OH， （4）外观与性状：无色液体，有酒香。 （5）熔点（℃）：-114.1 （6）沸点（℃）：78.3 溶解性:与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂; 密度：相对密度(水=1)0.79;相对密度(空气=1)1.59; 稳定性:稳定;危险标记7(易燃液体); 主要用途:用于制酒工业、有机合成、消毒以用作溶剂 不同压力下乙醇物性参数变化 表压液态密 度比热容气体密 度 蒸发 热 分子 量 粘度沸 点 MPa Kg/m3KJ/Kg*K Kg/m3KJ/Kg g/mol MPa*s ℃0.06 750.49 2.811 2.4693 830.21 46.07 0.58 90.65 0.04 752.35 2.790 2.1825 837.84 46.07 0.59 87 0.02 754.38 2.767 1.8917 845.99 46.07 0.61 83 常压756.65 2.742 1.5966 854.89 46.07 0.63 78.35 -0.02 759.50 2.711 1.2984 865.76 46.07 0.66 72.8 -0.04 762.93 2.674 0.9936 878.32 46.07 0.69 65.9 -0.06 767.38 2.627 0.6806 893.85 46.07 0.74 56.82 -0.08 774.37 2.556 0.3559 916.51 46.07 0.83 42.4
表1 各种金属的热物性值 温度 C 比热 cal/(g·C) 导热系数 cal/(cm·s· C) 密度(g/cm3)液相 线、固相线温度(C) =7.88(20C) =7.3(1500C) =7.0(1600C) =7.86(15C) =7.86(15C) =7.85(15C) =7.85(15C)
=7.83(15C)续表1 各种金属的热物性值 温度 C 比热 cal/(g·C) 导热系数 cal/(cm·s· C) 密度(g/cm3)液相 线、固相线温度(C) =7.73(15C) Ts=1488 T L=1497 =7.84(15C) T S=1420 T L=1520 =7.7(15C) 13.1Cr,0.5Ni T S=1399 T L=1454 =7.0(15C) 比热相对于 普通铸铁
=7.1(15C) 温度 C 比热 cal/(g·C) 导热系数 cal/(cm·s· C) 密度(g/cm3)液相 线、固相线温度(C) =7.5~7.8(15C) =8.92 T S=T L=1083
s=2.70(15C) T S=T M=660.2 温度 C 比热 cal/(g·C) 导热系数 cal/(cm·s· C) 密度(g/cm3)液相 线、固相线温度(C) s=1.74 T L=T S=651
s=6.09 T S=1395 T L=1427表2 铸型的热物性计算公式
硅砂，干型，呋喃铸型600C以下 0.385<<0.494 0.0058 岩石力学参数计算软件 (Ver1.00C) 石油大学（北京）岩石力学实验室 2004年10月 （一）软件的运行环境 1．CPU PIII 500或同等运算速度以上 2．内存128Mb以上 3．显存32Mb以上 4．屏幕显示分辨率1024*768 5．操作系统Windows 98 Windows2000 Windows XP 6．WORD97或2000 （二）软件的安装 1．开启计算机 2．将安装光盘放入光驱内，记住光驱的盘符，例如：E为光驱的盘符。3．计算机屏幕左下角“开始”——“运行”，出现对话框（图4.1），输入：E:\setup.exe 图4.1 运行对话框 4．“确定”后，按照提示安装软件。 5．安装软件结束后，系统会在C盘产生Dg_RockPra100C的目录，同时在“程序”中产生“岩石参数DG”的菜单条，软件可从这里启动。 (三) 软件入门 第一步：软件启动 点击“程序”中“岩石参数DG”的菜单条，软件启动，产生如下界面： 第二步：建立一个计算文件 1．激活菜单 + 2．输入参数窗口 新建计算文件打开计算文件保存计算文件计算输出结果到文件 （1）压裂井描述 井号：井名，对软件很重要，自动计算和保存的数据都是以井号为依据；（2）层段描述： 一个层段描述由层段类别、顶界深度、底界深度、参数预测中各项内容组成。 顶界深度：压裂、隔层或其他地层的起始深度； 底界深度：压裂、隔层或其他地层的终止深度； 层段类别：压裂、隔层或其他地层； “添加”：将层段类别、顶界深度、底界深度添加到计算数据库； “删除”：将当前指定的层段类别、顶界深度、底界深度从计算数据库中删除； “确定修改”：将当前指定的层段类别、顶界深度、底界深度、参数预测内容修改后保存到计算数据库； 注意：参数预测中的每项参数改动后，“确定修改”才有效。北京石油大学-岩石力学参数计算软件说明书
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