DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 4. 结束语 核电厂场外应急响应涉及许多职能部门、专业机构、技术专家和特定设施设备，为了取得预期的效果，在实施场外应急响应的过程中必须予以及时、充分、有效地控制、协调和管理。 虽然核电厂实际发生核事故时，核事故很可能未按预期的事故序列发展，或在实施应急响应的过程中遭遇到未可预见的困难，但预先制定的核电厂场外应急响应执行程序仍是必不可少的。因为只有已经存在了这种预先制定好的场外应急响应执行程序，才能明确组织权限、人员职责、物质分配、优先事项，才能避免争端、使场外应急响应行动有序有效地执行，才能使保护公众免于接受核事故造成的辐射照射成为可能。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 边坡的稳定性与地下水的关系极为密切，而人工堆积碎石土固结性差，地下水作为重要营力之一，在其变形过程中发挥重要的作用。本文以安徽省南部黟县林川滑坡为例，结合地层岩性、地形地貌、人类工程等方面分析了地下水对人工堆积碎石土滑坡的影响，阐述其触发机制。结果表明：地下水对人工堆积碎石起到软化、冲蚀、掏蚀的作用，使其重力、抗剪强度增加，与滑面的摩擦力减少，碎石土中土体减少，粘度降低，致使滑坡下滑力增加。 关键词 :地下水，人工堆积碎石土，滑坡，冲蚀，掏蚀
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 斜坡的稳定性由其自身的物质成份、结构条件等因素决定，但另一方面与滑坡所受的营力作用相关联，而地下水则是这种营力作用中最普遍最重要的因子之一 [ 1 ] [ 2 ] 。根据滑坡自身物质结构和成分的不同，地下水在滑坡变形过程中所起的作用也各不相同。本文将以安徽省黄山市黟县的林川滑坡为例，探讨分析水在人工堆积碎石土滑坡中的作用。
system: [SYSTEM]

user: 2. 概述 林川滑坡位于安徽省南部黟县西递镇艾丰村林川组北侧，低山区坡脚部位，村路与冲沟之间，坡脚高程253 m，坡顶高程399 m，相对高差146 m，原山体由于灰岩开发，在海拔277 m处形成宽15~30 m的平台，呈长方形，平台西北侧靠山分布长28 m，宽7~17 m的岩溶洼地，深1~3 m，平台下部山体总体坡度42˚，滑体上可见五级台坎，坎高3~5 m，坡脚坎高约10 m，坡向145˚，东侧为冲沟，西侧为削坡形成的陡立斜坡，呈直线坡，高程差27 m。平台前缘由于民国时期灰岩开挖形成人工废杂堆积厚度达6~8 m。坡体植被主要为茶叶、农田，覆盖率20%~50%以上(见图1) [ 3 ] [ 4 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 滑坡基本特征 (1) 滑坡周界及形态特征 该滑坡在平面上呈半圆形(见图2)，滑坡长41 m，前缘宽约61 m，后缘宽约31 m，高程差24 m，厚约10 m，面积2500 m 2 ，规模2.5 × 10 4 m 3 ，属于小型，该滑坡主要为松散层及强风化破碎岩体沿与中风化岩体发生滑动，滑体坡度42˚，坡向154˚，滑体呈阶梯状，滑面呈弧形，埋深5~10 m，坡度51˚，滑带岩性为含粘土碎石，厚约0.2 m，碎石块度10~20 cm。该滑坡目前主要威胁11户，约37人，资产约100万元。 (2) 滑体物质结构特征 根据野外勘探资料，结合室内土工试验，滑坡体岩土可分为两类。 1) 区域内松散层厚约5~10 m，底板埋深1.6~3.8 m处岩性为含碎石粘土，土黄色，块度20~30 mm，最大块度60 mm，含量40%~50%，性能松散，无分选性。4.4~10 m处岩性为含粘土碎石，灰黑色，碎石块度3~10 cm，最大块度30 cm，性能松散，无分选性(见图3)。 2) 基岩主要为寒武系下统大陈岭组(Î 1 d)的炭质硅质页岩和泥质灰岩，炭质硅质页岩，黑色，薄层，结构致密，较坚硬，上部见4~6 m的破碎带，块度2~10 cm，最大块度20 cm，弱风化；泥质灰岩，灰色，中厚层，岩体结构完整、致密、坚硬，无风化，产状200˚Ð45˚，基裸露区可见岩体破碎，风化强烈(见图4)。 图1. 林川滑坡全貌 图2. 林川滑坡 图3. 林川滑坡松散层特征 图4. 林川滑坡基岩岩性
system: [SYSTEM]

user: 4. 滑坡变形特征 该滑坡坡脚由于人类工程活动，促使滑坡体变形破坏。其总体变形破坏特征如下： (1) 滑体西侧坡脚于1995年6月15日连续降雨时，产生滑动，毁坏詹秋农家2间房屋；2002年6月23日再次滑动时，堵塞河道长度达60 m，堆积高度2 m，造成约15万的经济损失。 (2) 滑坡坡脚由于建房切坡，形成高陡斜坡，斜坡由于扰动，岩体破碎，风化严重，每年均产生小型崩塌，一般十几方左右。目前主要威胁11户，约37人，资产约100万元。
system: [SYSTEM]

user: 5. 地下水在斜坡变形破坏中的作用分析 (1) 地下水的补给来源 该斜坡地下水的补给来源主要可分为三大类：一类为降雨：滑坡区潮湿多雨，梅雨季节和台风季节暴雨及特大暴雨频发，多年平均降雨量在1800 mm左右。降雨直接通过与斜坡接触面入渗或形成地表径流入渗形成地下水；二类为降雨在斜坡后缘集水坑集聚，逐渐入渗，具滞后性；三类为人工灌溉入渗，滑坡体表部坡面改造，种植蔬菜，村民在种植期内不定期的灌溉入渗，形成地下水。 (2) 地下水与斜坡岩土体的相关性分析 斜坡由原山体灰岩开挖利用后废弃的含碎石粘土、含粘土碎石、碎石，间夹大块石，混杂堆积而成，孔隙发育，结构松散，块石间架空现象明显，渗透性强，从勘探钻进时泥浆无返水，孔壁坍塌，可以判定斜坡孔隙裂隙发育，可以为地下水流通提供通道，畅通的地下水将对斜坡上部土体起到软化作用，重力增加，其次会对斜坡碎石和土体起到冲刷和掏蚀作用，勘查钻孔也显示在10~12 m处，发现直径0.5 m的空洞。斜坡下部基岩为寒武系下统大陈岭组(Î 1 d)的薄层碳质硅质页岩，层理发育，由于节理切割岩体破碎，呈碎裂结构，地下水在此强风化层面，渗透受阻，形成光滑的下垫面，对上覆岩土体形成浮托力[ 5 ] ，构成滑面。 (3) 斜坡地形地貌条件与地下水的相关性分析 斜坡顶部为宽缓的平台，面积约700 km 2 ，斜坡可见五级台坎，多形成2~4 m的平台，总体坡度42˚。斜坡宽缓的平台可以为降雨入渗形成地下水提供有力条件，其次斜坡总体存在高程差，斜坡陡峻，为地下水渗流提供了动力条件。 (4) 人为因素与地下水的相关性分析 斜坡地处人类密集区，人类活动强烈，坡脚由于居民建房，存在大量削坡，切坡高一般5~10 m，形成坡度60˚~80˚的高陡临空面，未采取相应的护坡措施。原有的斜坡结构被破坏，地下水夹带泥水不断从斜坡面渗出，斜坡土体不断流失，使碎石呈架空结构，渗出的地下水也对土体不断软化[ 6 ] ，易导致坡脚斜坡发生崩塌。
system: [SYSTEM]

user: 6. 地下水对滑坡的触发机制分析 降水及灌溉形成的地表水沿着岩土体孔隙裂隙入渗，形成地下水，浸泡土体，使其软化，其次地下水对斜坡土体不断冲刷，导致碎石呈架空结构，松散；地下水在基岩强风化层面受阻，形成饱和的光滑下垫面，在三大因素的综合作用下，斜坡岩土体孔隙水压力及重力增加，抗剪强度降低，导致斜坡岩土体下滑力增加，沿与强风化基岩接触面发生儒滑。此外坡脚由于村民开挖建房，形成临空面，破坏了原堆积体的平衡状态，使坡体下部的支撑力下降[ 7 ] [ 8 ] ，增加了斜坡堆积体的失稳。
system: [SYSTEM]

user: 7. 结论 斜坡下滑力的增加或抗剪强度的降低，或是在其它物理化学方面的退化，均会导致坡体安全系数的降低，使斜坡向不稳定的趋势发展，而水的作用在滑坡的形成过程中起到了催化剂的作用，加快斜坡失稳的进程。地下水对林川滑坡的影响可以得出以下结论： (1) 林川滑坡为人工堆积的碎石土滑坡，规模2.5 × 10 4 m 3 ，目前变形迹象不明显，主要在坡体前缘存在小规模的滑塌，推测滑面为中强风化层接触界面，埋深约10 m，高于地下水水位。滑坡体存在多级陡坎、后缘洼地，由于地表水集聚下渗。因此，地下水对林川滑坡的影响主要体现在地表水入渗过程中与岩土体的耦合作用。 (2) 林川滑坡的主要物质来源为人工堆积碎石土，该类土体性能松散，孔隙裂隙发育，渗透系数较大，其次人工堆积碎石固结能力差，降水在入渗过程中将不断软化及冲刷掏空土体，碎石堆积呈架空结构，同时形成多处空洞，导致斜坡稳定性降低，重力作用将起关键的破坏作用。 (3) 降雨入渗形成的地下水在碰到林川滑坡下部中风化基岩时，渗透性能发生突变，在坡面形成产流，变成光滑的下垫面，上下岩土之间摩擦力降低，对上部岩土体形成浮托力，亦将是导致林川滑坡失稳的因素之一。 (4) 林川滑坡所在边坡，斜坡坡度较陡，超过40˚，将使地下水水流产生势能，提供动力条件，导致孔隙水动水压力增加，对滑坡起到触发作用。 (5)林川滑坡目前处于基本稳定状态，降雨为主要的诱发因素，因此，地质灾害管理部门应加强林川滑坡的监测，在雨季实施应急避让措施，同时对滑坡顶部洼地进行填埋，禁止农田种植。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 通过区域地质构造特征分析、野外露头观察、区域地震大剖面构造解释、钻测和非震资料的综合研究，认为南缘山前带中生代为伸展坳陷、新生代为走滑压扭坳陷，不具备典型前陆盆地的特征。南缘构造发育期次多，构造形态定型晚，盆缘构造边界为多期断裂组合、断层与不整合联接的复合体，具有拼合、立体断裂体系特征，综合划分为4层复合边界结构，解释为4段式复合边界结构类型。利用编制构造发育剖面的方法近似定量的估算了盆地南缘褶皱带在不同地质时期的挤压收缩量以及中新生代总的挤压收缩量，构造演化特征对沉积盆地具有明显的沉积控制作用。 关键词 :准噶尔盆地，构造演化，沉积响应
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 准噶尔盆地南缘构造带受南缘边界断裂控制(图1)，经历多期构造运动破坏和改造，受多次挤压、多期叠合，边界断裂规模大，断裂错断复杂，其形成演化对构造特征、沉积体系的影响较大，长期以来一直是关注的热点和研究的难点。 对准噶尔盆地南缘争论的焦点主要在于构造演化阶段及盆地类型的划分，尤其新生代是否存在前陆盆地认识不一 [ 1 ] - [ 3 ] 。不同学者从区域构造特征分析、野外剖面观察、地震地质解释及磷灰石裂变径迹测年 [ 4 ] - [ 8 ] 等不同侧面，分析了盆地的形成机制、盆地演化及盆地性质、盆山耦合和边缘褶皱带的形态特征，为南缘断裂的综合分析评价奠定了基础。但分析方法、研究侧重点不同，造成整体研究程度较低，尤其是利用构造发育剖面的方法近似定量估算盆地周缘褶皱带在不同地质时期形变量的研究比较薄弱。而准噶尔盆地的挤压、推覆、复合叠加的程度在不同地质时期变化很大，进而形成不同的盆地类型，造成了沉积类型的差异，准南山前带最终叠加形成复合边界体系。因此对盆地南缘褶皱带构造形变特征进行分析研究具有重要的勘探实践和理论指导意义。
system: [SYSTEM]

user: 2. 南缘山前带构造特征 2.1. 三分基本特征 南缘山前带在平、剖面上三分特征明显。平面上在东西方向上以红车、乌鲁木齐断裂为界划分为西、中、东3段，自西而东，山前带出露的地层从E-N到J，由新变老；在南北方向上以东西向发育的长条形挤压背斜带组合特征为依据划分为第一、第二和第三3排构造(图1)，其形成时间皆在喜山期，但由早 图1. 准噶尔盆地南缘区域构造位置图 变晚；而在剖面上根据构造及其演化特征划分为C-P下层、Mz中层和Kz上层3个构造层，其形成时间也是由老到新，反映了山前构造带在发育过程中的幕式挤压走滑的构造形迹。 2.2. 重力剩余异常趋势面分析 根据从古生代、中生代到新生代不同时代地层的密度差值与重力剩余异常反演过程中迭代次数所对应的地层密度差的分析对比，可以确定重力剩余异常所对应的地质时代。再利用重力剩余异常高异常的展布方向可以大致确定构造主挤压力的方向。计算表明，J 1 ~J 3 末主挤压力方向为北东南西向，K末为近东西向，R末为南偏西方向。总体看构造挤压力主要方向具有顺时针旋转的特征，由此产生压扭构造背景。当南缘山前带压扭不均衡时可产伴随走滑，断层调节，从而边界主断裂产生分段错断现象。 2.3. Mz盆地性质 对于Mz盆地的性质，很多学者从盆地沉积特征、演化过程及现有的一些野外露头剖面、钻井及地震等资料中发现大量准噶尔盆地南缘中生代至新生代在很长一段时间内都处于拉张伸展环境的证据，如李权忠等(1998)通过野外调查发现在准噶尔盆地南缘的托斯台断褶区地表保留有中生代的大型兼具挤压特征的正断层，显示了托斯台断裂具多期活动的特征，早期中生代处于引张动力学环境，晚期(喜山晚期)才转变为近南北向的挤压环境，导致断裂后期发生反转。陈发景等(2006)根据钻井资料发现托1井在南妥斯泰背斜核部钻揭的中生界远比薄与南北两翼，证明了中生界沉积时该区处于一种拉张伸展环境，并通过大量二维地震剖面发现中生代地层沉积是伴随在一种伸展背景下的基底堑垒式构造格架的基础上进行的。 本次通过综合建立野外沉积序列，分析不整合–沉积旋回也证实了拉张伸展环境这一观点。即正旋回沉积物不整合地超覆在前一反旋回地层之上，沉积范围逐步扩大，直到最大湖进期。这种超覆不整合一般位于伸展断陷、弱伸展或稳定大陆坳陷的边缘。相反，反旋回地层以退覆递进式削截不整合为特征，沉积范围逐步缩小，直到湖水完全从盆地退出和最后完全反转，遭受削截。反旋回沉积期间盆地的形成受到缩短和挠曲作用的控制。根据中生界地层充填序列的沉积旋回显示，早–中侏罗世八道湾组、三工河组和西山窑组构成正旋回，从中侏罗世晚期头屯河组开始进入反旋回，到晚侏罗世晚期喀拉扎组为较典型的磨拉石堆积(图2)。 2.4. Kz盆地性质 对于Kz盆地的性质，前人做过大量研究，主要是在前陆、类前陆、陆内前陆和挤压盆地之争。但从 图2. 准噶尔盆地南缘地层综合柱状图 国外经典前陆盆地特征分析，前陆盆地通常定义为发育在线性收缩造山带和稳定克拉通之间的狭长槽地，从构造系统上发育楔冲带、前渊带、前隆带和隆后带系统，而准南山前带在Kz沉积期为南倾的大单一斜坡背景，缺少前隆和隆后带。从沉积特征上分析，经典前陆盆地在山前带一侧发育复理石和磨拉石，在盆地中心一侧发育被动陆缘碳酸盐岩等，而准南山前带Kz沉积了一套冲积砂砾岩粗相砂泥岩沉积(图2)，主要为冲积扇、扇三角洲等。从外部形态上也明显不同，经典前陆为蝶状，而准南山前带为楔状，综合分析认为准 南山前带不具备典型前陆盆地特征，而为压扭走滑背景下的山前坳陷。
system: [SYSTEM]

user: 3. 南缘山前带复合边界结构 3.1. 盆地边界的形成 准噶尔盆地经历多次伸展沉积、挤压收缩的构造旋回，自下而上盆地周缘边界平面上呈逐构造层变小的“缩边”形态，而盆地单一边界呈不同期次“缩边”组合的边界断裂结构特征，是盆地幕式挤压构造活动的结果[ 5 ] 。通过编制构造发育剖面分析计算，发现中生代以来准噶尔盆地周边断裂主要有侏罗纪前、白垩纪前和新近纪前3个主活动期(图3)，分段、分期挤压，不同期压缩量不同，总体上南缘挤压强度明显大于东、西方向，尤其是自第三纪喜马拉雅运动以来，地层发生强烈的逆冲，不同期的地层在纵向上交替叠加，仅南缘东段–博格达–柴窝堡地区的地壳缩短总量为56~75 km，缩短率为38%~41%，具西部大、东部小的变化规律(陈发景等，2005)，南缘一侧受挤压推覆逆冲，C-P向北推覆距离最大可达40~50 Km，如加上南缘断褶带的推覆，压缩量会更大。 3.2. 南缘山前带复合边界结构特征 盆地南缘构造最为复杂，受西伯利亚板块和塔里木板块南北向挤压，形成“东西分段、南北分带、上下分层”的构造特征[ 9 ] 。可分为东段阜康断裂带、中段山前冲断带和西段四棵树凹陷3个构造单元(图1)，三段的形变时期及断裂结构样式不同，向东俯冲减弱，平面上主断裂由三段错断拼接，自西而东冲断出露地层由新变老，并且中段受力最强，变形最严重。 盆地南缘主断裂活动期最晚，主要在新近纪前和白垩纪前，在盆地南缘边界断裂附近可以划出4部 图3. 准噶尔盆地南北向构造发育剖面示意 分，① 底部石炭–二叠系向下俯冲；② 下部三叠系不整合；③ 上部石炭系逆掩；④ 顶部中新界断超，构成了石炭系和二叠系俯冲–三叠系不整合–石炭系逆掩–中新生界冲断的盆地南缘复合边界结构。 3.3. 南缘山前带形变特征 准南山前带的主要发育期和活动规律可以通过区域构造演化剖面和不同皱褶时间地层的超剥、断冲关系分析来确定。 从地层超、剥关系分析，西缘T前冲断，J、K和N依次上超于J前不同层位之上，东缘K前冲断，K和N上超于J-C褶皱之上，而南缘N冲断，Q上超其上，也表明了周缘三边主要活动期具有顺时针的特征 分析表明，盆地周缘三边的主要形成时间除具有顺时针旋转特征外，盆地东、西、南边缘的活动性也具有交替变化的特征，即在相对方向上，两端的主、次挤压形变不是同期的，当一侧挤压力增大时，别一侧则相对减小。如西缘在T强烈，J稳定，K－E活动，东缘则J活动剧烈，T、K-E稳定，而南缘主要是N为主要活动期，J相对比较稳定。 从形变量分析，南缘的形变量最大，西北缘次之，而东缘形变量相对较小，表明主应力方向以近南北方向为主，造成了南缘挤压、逆冲构造发育，并伴随深大边界断裂的形成[ 6 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 4. 构造演化控制盆地沉积 4.1. 构造演化特征 准噶尔盆地受西北缘、东北缘和南缘褶皱带挟持，具有多期构造挤压、多期构造旋回、多期沉积发展演化和多期盆地复合叠加的复杂演变特征[ 9 ] [ 10 ] 。但不同盆地边缘的形变特征受不同期构造运动的控制，不同构造幕所发生的形变强度、产生的构造形迹也不一样。据此可将准噶尔盆地中、新生代构造演化期次划分为三期9幕，自下而上依次为印支期2幕，燕山期4幕和喜山运动3幕。其中影响最大的有5幕，并形成区域性不整合面。 综合分析认为，Mz为伸展坳陷构造演化阶段，Kz为具有走滑背景的压扭坳陷构造演化阶段(图3)。构造演化控制盆地沉积，并且Mz、Kz的地质构造背景与沉积类型不一样。 4.2. Mz压扭背景下的伸展坳陷湖盆沉积 Mz具有幕式逆冲挤压条件下伸展坳陷的沉积特征。随构造幕的变化，当一个构造旋回结束后、下一下构造旋回开始时，盆地呈坳陷形态，沉积呈伸展超覆特征。 T末印支II幕发生中生代以来第一次强烈的构造挤压运动，盆地区域性抬升并遭受剥蚀，形成中新生代以来盆地第一个大的区域性的不整合面。 J 1-2 沉积期，湖盆呈坳陷伸展沉积，四周物源注入(图4)，在邻近的西缘、东缘同期底超顶剥特征明显。J 3 沉积期后，遭受J末燕山II幕是Mz第二次强烈的挤压，南缘博格达隆升成山，中部形成隆起，造成了J、K区域性角度不整合，在准中地区车–莫构造顶部形成J 2 x-J 3q (175~145.6)近30 Ma的地层剥蚀。 K沉积期，四周物源注入，三角洲砂体发育，K 2 燕山IV幕盆地基底开始发生南降北升的区域性掀斜作用，盆地基底初次掀斜，但四周物源注入，但南缘物源充足，形成了第一个区域性的东沟组楔状体。 4.3. Kz压扭走滑背景下的山前坳陷陆粗相冲积体 综合边界断层的分段交叉、沉积厚度的东西转移及应力场偏转，南缘Kz具压扭走滑背景。古近纪应力测量表明应力场偏转10˚~20˚与80˚~90˚形成共轭走滑构造。 图4. 幕式逆冲挤压条件下J1-2伸展坳陷沉积图 Ez发育山前砂砾岩体和红色膏泥岩沉积(图2)，地层厚度中心位于大断层北侧。E末喜山II幕，南北向挤压活动最强烈的时期，天山隆升成高山，盆地基底向南大幅度倾斜，形成楔状体。 N沉积期形成山前砂砾岩粗相冲积体，与E比，厚度中心向西南偏移。N末喜山III幕，形成山前陆粗相楔状体，是盆地南缘主要构造的形成定型期。 4.4. 控制沉积特征、盆地收缩变小 在压扭沉积背景下，盆地边界自下而上不均衡收缩变小，自盆地边缘向中心方向，后期沉积物常常叠置于前期沉积地层之上，因而在盆地边部粗相带常具有反旋回特征。在强烈挤压期，下部沉积地层往往为晚期沉积提供物源，从而形成沉积物的再分配。 4.5. 控制沉积旋回、形成层序界面 当挤压作用达到最强时，盆地基底抬升出露水面，遭受剥蚀，形成区域不整合面，如J/T、K/J之间都是区域性不整合面，控制一套大的沉积旋回。也是大的层序界面。 大型叠合盆地边界断裂的复合结构样式、时空配置关系对山前带盆地边界的改造和对沉积作用的影响将是下步研究的方向。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 (1) 南缘山前带Mz-Kz具有压扭走滑构造背景，发育多段、多层、多期复合边界结构，形成复杂的边界体系。 (2) 南缘山前带具有幕式构造演化特征，原始盆地边界压缩量40~50 Km，构造定型期晚。 (3) 南缘山前带Mz为伸展坳陷沉积，Kz发育压扭走滑的山前粗相砂砾岩体，不具备典型的前陆盆地特征。 (4) 大型叠合盆地边界断裂的复合结构样式、时空配置关系对山前带沉积作用的影响和对盆地边界的改造将是下步研究的方向。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 采用失重法和电化学极化法研究了氨基硫脲在盐酸清洗剂中对碳钢的缓蚀行为，并初步探讨其吸附性能。结果表明：氨基硫脲属于混合型缓蚀剂，在盐酸介质中缓蚀作用良好，20℃下氨基硫脲为30 mg/L时，其缓蚀效率可达93.3%。氨基硫脲的缓蚀效率受温度的影响较大，其在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附规律。 关键词 :氨基硫脲，腐蚀，缓蚀剂
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 在化学清洗中，盐酸是应用最广泛的清洗剂，它溶垢能力强，速度快，渗氢量少，金属的清脆敏感性小，但对铁却有不同程度的腐蚀。保护金属在酸洗过程免受或缓受腐蚀的最简捷、经济和实用的方法之一，就是添加金属缓蚀剂[ 1 ] 。氨基硫脲含有N、O、S等元素，容易吸附在金属表面，阻止金属与腐蚀介质接触，从而达到缓蚀的目的。本文以N80钢为例，通过研究氨基硫脲在盐酸体系下的缓蚀性能，探讨氨基硫脲对碳钢腐蚀的缓蚀机制，为酸性体系下金属防腐提供指导。
system: [SYSTEM]

user: 2. 试验部分 2.1. 主要仪器及试剂 主要仪器：有机合成装置、腐蚀测定装置、电子天平等。 主要试剂：氨基硫脲，盐酸，无水乙醇，丙酮等，均为分析纯。 2.2. 试验方法 2.2.1. 失重法 将钢片悬在盛有添加氨基硫脲的0.5 mol/L盐酸的玻璃烧杯中，烧杯在测试温度下恒温4 h，取出后，去除腐蚀产物后水洗，丙酮脱脂并用冷风吹干，分析天平称重。按下式计算腐蚀速率和缓蚀效率： (1) 式中， 为腐蚀速率(g∙m −2 ∙h −1 )， 为碳钢片原重(g)， 为钢片腐蚀后除去腐蚀产物的重量(g)， 为碳钢片暴露在酸洗液中的总面积(m 2 )， 为腐蚀时间(h)。 (2) 式中， 为缓蚀效率， 和 分别为不加和加入缓蚀剂时，钢片在酸洗液中的腐蚀速率(g∙m −2 ∙h −1 )。 2.2.2. 电化学极化法 电化学实验溶液为0.5 mol/L的盐酸，测试仪器为辰华CHI660C电化学工作站，采用传统的三电极体系[ 2 ] 。参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极由N80钢加工而成，工作面积为0.3 cm 2 ，其余部分用环氧树脂密封，测试温度为20℃。极化曲线测试扫描范围为相对开路电位−400~−700 mV，扫描速率5 mV/s。
system: [SYSTEM]

user: 3. 实验结果与讨论 3.1. 氨基硫脲加量以及温度对缓蚀效率的影响 采用失重法，在0.5 mol/L的盐酸溶液中静置4 h，测得缓蚀剂的腐蚀速率。表1列出了浓度为10~50 mg/L的氨基硫脲在20℃~50℃条件下对N80钢的腐蚀速率的影响情况，其缓蚀效果如图1和图2所示。 从图1中的变化趋势可以看出，温度对缓蚀效率的影响十分明显，在20℃~50℃的温度变化范围内，当氨基硫脲的添加量恒定时，随着实验温度的升高，缓蚀效率越来越低。因此，20℃为氨基硫脲发挥性能的最佳温度。 从图2中的变化趋势可以看出，当氨基硫脲的添加量在10 mg/L~30 mg/L的范围内，缓蚀效率随氨基硫脲添加量的增大而增大，当添加量超过30 mg/L之后，缓蚀效率随氨基硫脲添加量的增大而降低。查阅相关资料 [ 3 ] [ 4 ] 可知，这是因为硫脲在HCl中易被还原成H 2 S，加速金属的溶解，当硫脲加量较少时，H 2 S的影响较小，但是硫脲加量超过一定值后，H 2 S的影响超过了硫脲自身的缓蚀作用，导致金属腐蚀速率增大。综上可知，温度为20℃，添加量在30 mg/L时，硫脲的缓蚀性能达到最大，缓蚀效率为93.3%。 Table 1 Effect of temperature and different thiosemicarbazide amount on corrosion rat 氨基硫脲添加量/mg∙L −1 腐蚀速率/g·(m 2 ·h) − 1 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 对照 4.1568 4.9826 6.6501 7.6894 10 0.4476 0.6122 0.9573 1.4368 20 0.36 0.513 0.6941 1.3406 30 0.2767 0.3988 0.6513 0.9725 40 0.3945 0.5336 0.8177 1.4098 50 0.4917 0.6584 0.9906 1.5236 表1. 氨基硫脲添加量及温度对腐蚀速率的影响 图1. 不同温度对氨基硫脲缓蚀效率的影响 3.2. 氨基硫脲在盐酸中的极化曲线特征 室温下，不同氨基硫脲添加量在0.5 mol/L盐酸体系中对N80钢的极化曲线，如图3所示。随着氨基硫脲的添加，N80钢的腐蚀电流密度显著减小，氨基硫脲对N80钢腐蚀产生明显的抑制作用，其缓蚀效率随着氨基硫脲的增加而增加。然而N80钢的自腐蚀电位随氨基硫脲的加入未发生明显移动，可以判断氨基硫脲属于混合型缓蚀剂[ 5 ] 。氨基硫脲的缓蚀作用，可能是因为在N80钢的工作电极表面形成完整致密的保护膜，阻止了腐蚀介质与N80钢接触，起到缓蚀作用。 3.3. 氨基硫脲的吸附热力学 为了进一步氨基硫脲的缓蚀机制，现对0.5 mol/L盐酸溶液体系下氨基硫脲在N80钢表面的吸附规律进行探讨。用温度为40℃，氨基硫脲添加量在10 mg/L~50 mg/L的实验范围为例。通常认为缓蚀率η近似等同于表面覆盖率θ，将η = θ代入Langmuir吸附等温式，结果表明Langmuir吸附等温式与试验结果较符合。 根据Langmuir吸附等温式： 图2. 氨基硫脲加量对缓蚀效率的影响 图3. 氨基硫脲在N80钢的吸附等温曲线 (3) (3)式中C为缓蚀剂的浓度(mmol/L)，θ为缓蚀剂在金属表面的覆盖度，K为Langmuir吸附平衡常数。 将(3)式变形后得到式： (4) 以C/θ为纵坐标，C为横坐标作图得直线。从图4可以得出，相关系数为0.9983，说明氨基硫脲在N80钢表面形成单分子层吸附，从而形成保护膜，达到缓蚀的作用[ 6 ] 。 3.4. 氨基硫脲对腐蚀体系活化能的影响 依据Arrhenius方程，金属腐蚀速率可表示为： (5) 式中：Vcorr为腐蚀速率(由失重法计算)；R为摩尔气体常量；T为热力学温度，E a 为表观活化能；A为指前因子。以lnVcorr为纵坐标，1/T为横坐标作图，做出在氨基硫脲加入量不同情况下的不同的图，算得出N80钢在不同氨基硫脲添加量的0.5 mol/L HCl介质中的Ea值。 由表2可知，氨基硫脲的添加，增加了碳钢腐蚀反应的表观活化能，当氨基硫脲浓度从10 mg/L增 图4. 氨基硫脲在N80钢的吸附等温曲线 Table 2 Values of Ea for N80 steel in 0.5 mol/L HCl solution with different thiosemicarbazide amoun 氨基硫脲添加量 Ea(KJ/mol) 空白 19.82 10 mg/L 32.70 20 mg/L 35.19 30 mg/L 37.51 40 mg/L 36.89 50 mg/L 35.89 表2. N80钢在不同氨基硫脲添加量的0.5 mol/LHCl介质中的E a 值 至30 mg/L时，Ea由32.699 kJ/mol增加到了37.51 kJ/mol，这表明随着氨基硫脲的加入增加了反应的活化能，碳钢需要克服更高的能量障碍，从而减小了腐蚀速率，有效地抑制了反应的进行，而浓度从30 mg/L增至50 mg/L时，活化能降低，碳钢需要克服的能量障碍降低，导致腐蚀速率增大，缓蚀效率降低[ 7 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 1) 氨基硫脲同样可以作为一种盐酸酸洗缓蚀剂。在0.5 mol/L盐酸溶液体系中，氨基硫脲的缓蚀效率随着温度的升高而降低，随着添加量的增加而先增大后减小。在20℃下氨基硫脲添加量30 mg/L时，其缓蚀效率可达93.3%。 2) 氨基硫脲是一种混合型缓蚀剂。 3) 氨基硫脲在N80钢上符合Langmuir吸附规律。 4) 在一定浓度范围内，适量氨基硫脲的加入使得腐蚀反应的活化能有所升高，从而减小了腐蚀速率，有效地抑制了反应的进行，当氨基硫脲浓度超过30 mg/L时，活化能降低，腐蚀速率增大，不利于抑制腐蚀的发生。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 根据宋晓东等的地球内核差异旋转研究成果，提出“月球轨道运动改变地球各圈层角动量”的物理模型。月球轨道运动使地核远月半球的角动量与近月半球的角动量产生巨大落差。在形成地球内核的差异旋转的同时也使地核远月半球自转角速度增速和近月半球自转角速度的减速。由于地球外核的液态特性，使地球各圈层产生差异旋转的天文地球动力学效应。发现当月球椭圆轨道运动进入近日、近地附近，月相为上下弦(即半通径位)时，月球的真近点角会由f = 270˚回(或前进)到f = 90˚，造成了地幔壳的西移，并形成日月岁差、春分点西退及钱德勒极移。 关键词 :月球轨道运动，日月岁差，交点西退，钱德勒极移，形成机制
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 关于日月岁差与月球轨道交点西退的形成机制，至今仍是科学难题。根据宋晓东等的地球内核差异旋转研究成果，笔者提出“月球轨道运动改变地球各圈层角动量”的物理模型。由于地月系质心在地球内部，以及地球外核的液态特性，认为月球轨道运动会改变地球各圈层角动量，使地核远月半球的角动量与近月半球的角动量产生巨大落差。并形成地核(固态的内核和液体的外核)的差异旋转。由于地球的角动量守恒，会造成地幔壳的西移，形成日月岁差和春分点的西退。发现地球内核随月球的轨道运动在液核里游移，改变地球质心位置。当月球椭圆轨道运动进入近日、近地附近(即半通径位)时，月球的真近点角会由f = 270˚回(或前进)到f = 90˚。造成月球轨道交点西退及钱德勒极移。该发现对正确解释日月岁差和春分点西退形成机制有着重要意义，体会到我国先哲老子在《道德经》说：“大道至简，大音希声”及庄子的“天地有大美而不言，四时有明法而不议，万物有成理而不说”的深刻含义。
system: [SYSTEM]

user: 2. 我国学者的二项重要发现 “地球绕太阳公转一周，有恒星年和回归年之分。月球也类似于地球，在它绕地球的公转中，也有恒星月和朔望月之分。月球绕地球转360˚，叫做一个恒星月，这是月球公转的真正周期，等于27.3216日，它是以宇宙空间的恒星作为方向标志的。如果以月球的位相的变化周期来计算，例如从新月到新月，或从满月到满月的周期，叫做朔望月。朔望月的长度是29.5306日。”“月球绕地球运动的公转轨道面，即白道面。白道面和黄道面并不重合，而是有平均为5˚9'的交角，称黄白交角。这两个平面相交成一条直线，叫做交点线。交点线与天球有二个交点，……当从黄道以南经过交点运行到黄道以北，则此交点叫做升交点，另一个叫做降交点。”“交点有一个很重要的特点，就是交点在不断地移动(西退)，移动周期是18.6年，平均每年移动19˚21'。月球二次经过交点的时间是27.21222日，叫做交点月。”“月球绕地球运动的轨道是椭圆轨道，地球位于一个焦点上。月球连续二次经过近地点的时间间隔是一个近点月，近点月等于27.55455日。……月球轨道的近地点，也是不断移动。近地点的移动周期是8.85年。”[ 1 ] 中国地球物理学会天灾预测委员会陈国生先生为了预测地球灾害的需要，他深入研究月球的轨道运动。认为：“月球轨道(运行)周期长短是由地球轨道对月球近地点的位置决定的；从数学意义上看，月球轨道周期长短是由椭圆的偏心率决定的，也就是椭圆的焦点相对于圆(地)心移动变化所造成的。如图1 所示移动的范围在椭圆焦点O与O'或Q与Q'之间而且是左右对称。”(见图1)。陈先生说：“这里应注意：月球轨道的近地点出现在上、下弦位置附近时，近点月周期值缩短，只有24天多；近地点在朔望月位置附近时，近点月周期值延长，可达近29天，相差(最大时)将近5天。”他还发现：“月球在黄道上的投影曲线，每年的年末与年初是不重合的，如图2所示，每年超前90˚，4年超前360˚，月球位相复原。”[ 2 ] 河北省地震局研究员宋贯一在研究地球极移过程中发现：“在地球公转所处的四季位置中，自转极(北极)反向运动时间仅发生在当年的11月1日(立冬日为11月7、8日)到第二年的2月15日(立春日为2月4、5日)这一段时间之内；其它时间(季节)均为自转极正向(由西向东)运动时段。”[ 3 ] 为什么地球钱德勒极移自转极(北极)的正反向运动(极移)的时间不等？反向运动时间仅发生在当年的11月1日到第二年的2月15日这一时间段。 陈、宋二位先生的发现无疑是重要的。对日月岁差、月球轨道交点西退及钱德勒极移机制研究提供了研究方向。 图1. 月球轨道周期长短示意图 图2. 月亮运行轨迹在黄道上的投影示意图
system: [SYSTEM]

user: 3. “月球轨道运动改变地球各圈层角动量”物理模型 “宋晓东等在1996年发表的内核差异旋转研究成果，估计地球内核每年自西向东较外核多旋转1.1˚。自1990年到1996年累计已多转1/4圈多，引起国际学术界关注，并被评为1996年世界十大科技新闻之一。”“人们认识到，由于地核快轴对于内核自身而言，在短期内不应有明显的变化，……这种变化的起因应该是地核和整体地球之间，存在着旋转速度上的明显差异。因此只要能够把握内核快轴随时间的变化规律，就能确定内核相对于壳幔等其他固体圈层的差异旋转速率。”[ 4 ] 。根据宋晓东等的地球内核差异旋转研究成果，笔者提出“月球轨道运动改变地球各圈层角动量”的物理模型。对地球内核差异旋转的动力机制进行研究并“计算得出地球内核每年自转角速度增加0.000286˚”[ 5 ] 的结果。与宋晓东等在1996年发表的内核差异旋转研究成果估计地球内核每年自西向东较外核多旋转1.1˚相差很多。2012年8月中国教育和科研计算机网报道了《地核的旋转速度每数百万年增加1度》的文章。说：“科学家认为地核的旋转速度超过地球其他区域，每几百万年快1度。……指出他们已经第一次准确估算出地核与地球其他区域的旋转速度差异。地核的旋转速度实际上远远慢于此前的预计，大约每几百万年增加1度。”[ 6 ] 我们认为：尽管内核差异旋转的机制及具体增加度数还没有最后认定，但这一奇特发现对于认识地球深部动力过程，提供了极好的机会和手段，具有重要意义。 为什么地球内核的旋转速度超过地球其他区域？根据前人研究成果，我们提出了“月球轨道运动改变地球各圈层角动量”物理模型。图3为地球各圈层转动惯量示意图，O、O’、O”为地核、地月系、月球的质心。地球、地核(包括液体外核和固体内核)的质量和半径分别为： ， ， 整体地球和地核(包括内核和液核)的转动惯量分别为： ； ； 则：地幔壳的角动量为： ； 图3. 地球、地核及地球内核的转动惯量示意图 地月系质心距地心的平均距离是： 。月球在天球上循白道作椭圆运动，地核的 质心也会在液核中不断循白道面作小椭圆运动。考察地核绕地月质心运动过程中，分别以地心自转轴为界将地核分为近月半球和远月半球。据质心公式，球对称质量均匀分布半径为 的半球体，其质心位置 是： ；得到地核的近月半球和远月半球的质心距地 球质心的距离是： ；则：远月半球的质心绕着地月系公共质心 自西向东运动的线速度为： ；式中， 是地球和月球绕地月系质心 公转的角速度。近月半球的质心自西向东运动速度为： ；(远月半球和近月半球质心的运动速度同向)。以地心为参考点，远月半球角动量与近月半球角动量之差是： ； 地球自转的动力学方程是： 式中， 是角动量， 是受到的外力矩。如果地核远月半球角动量与近月半球角动量差异 不随时间变化，是不会引起任何力学效应。例如若地球是固体实心的，地核远月半球角动量与近月半球角动量差异 不会随时间变化，是不会引起任何力学效应的。实际上地月系绕着太阳作轨道运动过程中，受太阳及行星的引潮力作用，“月球轨道的形状也是变化的，这反映在轨道椭圆的偏心率变化上，其值变化在1/15~1/23的范围内，平均值为0.0549。”[ 2 ] 当偏心率在平均值时，地月距离大致在 至 距离之间变化。说明地月系质心位置是在变动的。地月系质心位的计算公式是： ；则：月球在近地点与远地点时，地月系质心距离地心的距离分别为： ； ； 因此，地核在月球的近地点时近月半球质心绕地月系质心运动的线速度为： ； 在月球的远地点时远月半球质心绕地月系质心运动的线速度为： 远月半球自西向东运动速度与地球自转同向，近月半球的自西向东运动速度与地球自转反向。由地球自转引起的在： 处的线速度是： ；式中， 是地球自转角速率。它和由月球的轨道运动使地核远月半球和近月半球质心位置的线速度相加，则：远(近)月半球质心的转动线速度分别为： ； 造成地核远、近月半球的角动量之差有： 以地月系质心距地心的平均距离计算的造成地核远、近月半球的角动量之差 与随地、月轨道运动，以近地点到远地点计算的角动量差 比较，存在较大的差异。经计算有： ； 说明月球从近地点到远地点的轨道运动过程中，是月球轨道运动给地球的地核圈层增加了角动量。该角动量使地核(内核和液核)加快旋转，造成地轴晃动形成极移和章动。计算使地核(包括液核和内核)每周自转加快的大小是： ；因此说我们提出“月球轨道运动改变地球各圈层角动量”物理模型是能够解释地球各圈层的差异旋转，也可解释日月岁差及春分点西退，同时也可解释月球轨道升交点西移及钱德勒极移的激发机制。
system: [SYSTEM]

user: 4. 日月岁差和二分点西退的定量计算 由于地球各圈层角动量的改变是在月球的轨道运动过程中发生的，因此它是动态的、瞬变的，角动量是可以积累的。以2013年1月1日为例，查阅天文年历并计算，该日的地月距离有 ；根据质心计算公式： ；则：此位的地月系质心距离地心的距离为： ；地核在该位的近月半球质心绕地月系质心运动的线速度为： ；在远月半球质心绕地月系质心运动的线速度为： 远月半球自西向东运动速度与地球自转同向，近月半球的自西向东运动速度与地球自转反向。由地球自转引起的在： ；处的线速度是： ；它和由月球的轨道运动使地核远月半球和近月半球质心位置的线速度相加，则：远(近)月半球质心的转动线速度分别为： ； ；则2013年1月1日造成地核远、近月半球的角动量之差，也是该日地核的角动量增量有： 根据角动量守恒定律，假设地球液核与地球幔、壳的摩擦系数为零，则地球系统的地核角动量增大，则地球的幔、壳角动量会出现负值，即幔壳出现与地球自转反向的西向移动，则有： ；即地球的幔、壳的动态角速度为： ； 由于地核的角动量是动态的，也是可以累加的，设年初的地核角动量增量初值(即1月1日初始值 )为零，对一年的地核角动量增量进行累加，即 ； 我们应用Matlab软件，编制了模拟日地月三球的轨道运行程序，对一年中三球轨道运行过程中，地核的地幔壳的动态角动量的累计量进行计算，(见图4上)图中间红球为太阳、米字形为地球(米字形能观察地球的季节变化，黑粗线为黄道面以北的地球运行轨迹；绿色小球星号如( )为月球近地点时的大约时日)。并应用整体地球的角动量守恒定律计算地幔壳的动态角速度的累计量为： ；计算出地幔壳的一年中西向移动角度为： ；(''/年)。(见图4下)。 而“春分点和秋分点向西移动，这一西移的平均速度是50.24''/年，叫做二分点的岁差。”[ 7 ] 与图4下：应用“月球轨道运动改变地球各圈层角动量”物理模型理论计算的一年西移角度相差： /年。分析造成上述情况的原因是由于地球外核的液态特性所造成。联想宋贯一的发现：“在地球公转所处的四季位置中，自转极(北极)反向运动时间仅发生在当年的11月1日到第二年的2月15日这一段时间之内；”结合图4下的地幔壳的一年累计转角(角秒)计算图显示。笔者认为：是地球液态外核的粘稠特性使地球各圈层一起，从年初至11月的地幔(壳)的正向转动。当月球椭圆轨道运动进入近日、近地附近时，很有可能有一种物理机制(受某种因素作用)，使地球自转极(北极)反向运动，使地核增加的角动量通过幔壳的西移而得到释放(好比角动量守恒原理使花样滑冰运动员张开双臂使自己停止旋转一样)，出现日月岁差和二分点的西退。同时也发生月球轨道交点西退及钱德勒极移，其激发机制需进一步研究。 图4. 地球带着月球绕太阳运行模拟图(上图)及地幔壳一年中西移累计转角计算图(下图)
system: [SYSTEM]

user: 5. 日月岁差及钱德勒极移形成机制研究 根据陈国生先生的发现：“月球轨道(运行)周期长短是由地球轨道对月球近地点的位置决定的；” “月球在黄道上的投影曲线，每年的年末与年初是不重合的，如图2所示，每年超前90˚，4年超前360˚，月球位相复原。” 根据宋贯一先生的发现：“在地球公转所处的四季位置中，自转极(北极)反向运动时间仅发生在当年的11月1日到第二年的2月15日这一段时间之内；其它时间(季节)均为自转极正向(由西向东)运动时段。”发现地球内核随地球和月球的轨道运动过程中，在太阳风及月球轨道运动改变地核角动量的共同作用下，会在液核里游移，改变地球质心位置。(见图1、月球轨道周期长短示意图)到了当年的11月5日左右，即在月球椭圆轨道运动进入近日、近地附近，月球的椭圆轨道运动到达约第12圈的半通径位相(上、下弦)时，因为该位：“即当真近点角f = 90˚或f = 270˚时的向径， ”[ 1 ] 的向径相等。加上地球外核的液态特性和地球角动量守恒的原因，会使地球自转极(北极)反向运动，(即相对地核的地球幔、壳西向运动)，使地核角动量迅速减小，大约于冬至日左右会自动归零，进入新的一年后月球轨道运动又会开始给地核不断增加角动量。 描述一年中日地月三球的轨道协同运动，在太阳风及月球轨道运动改变地核角动量的共同作用下，固体内核会在液核里游移，改变地球质心位置。同时月球的轨道运动不断给地核增加角动量加快液核的旋转，由于液核与月球相对应于地月系质心的公转角速度是相等的，所以月球轨道运动会出现“月球在黄道上的投影曲线，每年超前90˚……”的现象。当地月系再次进入近日、近地点附近时的冬至位置附近，月球公转轨道运动的真近点角会由f = 270˚回(或认为前进)到f = 90˚，出现宋贯一发现：“自转极(北极)反向运动时间仅发生在当年的11月1日到第二年的2月15日这一段时间之内；”的现象。(见图5、月球椭圆轨道运动真近点角由f = 270˚回到f = 90˚示意图)。实际上此时段可理解为月球椭圆轨道运动真近点角前进180˚，由f = 270˚前进到f = 90˚，期间的地核角量迅速减小，直至降至零位。进入新的一年后月 球轨道运动又会给地核增加角动量。月球轨道运动完全进入半通径f = 90˚位相时，月球轨道运动进入给地核增加角动量使地球的“自转极(北极)由反向运动……转为正向运动”的起始位。半通径f = 90˚位相是造成钱德勒极移的关键位。月球的轨道运动二次经过该位的周期时间就是钱德勒极移周期的时间，钱德勒极移周期就是这样形成的。自转极(北极)的反向运动反映地球遵循角动量守恒规律出现的地球幔、壳西向运动(相对于地核)，形成日月岁差和春分点西移，以及出现周年和钱德勒极移等现象。根据陈国生发现的“月球在黄道上的投影曲线，每年的年末与年初是不重合的，如图2所示，每年超前90˚，4年超前360˚，月球位相复原。”现象，笔者认为是太阳系日地月三球协同运动，月球的轨道运动不断给地核增加角动量加快液核的旋转，每年11月地球、月球运行到近日、近地点时，月球椭圆轨道运动真近点角会由f = 270˚回到f = 90˚地球在近日点作一次自身角动量的自动归零调整。因为每年超前90˚，二年超前180˚。因此出现地球自转速率的“二年准周期变化”[ 8 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 6. 几点结论 (1) 地球带着月球绕太阳运行过程中，月球的轨道运动会改变地球各圈层角动量，使地核远月半球的角动量与近月半球的角动量存在巨大的落差，在形成地核的差异旋转的同时，也造成地轴的晃动及其极移。 (2) 月球的轨道运动造成的地核远(近)月半球的角动量差异，增加了地核的角动量。由于地球的角动量守恒，造成地幔壳的西移，形成日月岁差和二分点的西退。 (3) 发现当月球椭圆轨道运动进入近日、近地附近(即半通径位)时，地球椭圆轨道的真近点角会由f = 270˚回(前进)到f = 90˚，地球在近日点作一次自身角动量的自动归零调整。因为每年超前90˚，二年超前180˚。因此出现地球自转速率的“二年准周期变化”。认为地球的1.2年钱德勒极移的动力源来自月球，地球的年极移的动力源来自太阳。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合伺服渗流试验装置，以原煤试样为研究对象，进行含瓦斯煤全应力–应变渗流试验。研究表明：在连续加载过程中，含瓦斯煤的应力–应变关系可以分为四个阶段：初始压实阶段、弹性阶段、屈服破坏阶段、破坏后阶段，这四个阶段煤样的应力–应变关系有较大差异；含瓦斯煤的弹性模量先下降后稳定，在破坏后快速下降；泊松比先下降后缓慢上升，在破坏后快速上升；含瓦斯煤的轴向应力与渗透率随轴向应变的变化规律基本呈相反的趋势；含瓦斯煤渗透率与体积应变密切相关，但分析发现，煤样体积最小时，其渗透率不是最低。 关键词 :含瓦斯煤，应力–应变关系，弹性模量
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 煤层气是煤生成过程中产生的一种伴生气体。研究表明煤层气具有很高的商业开采价值，抽采煤层气既可以解决煤矿开采过程中因瓦斯引起的安全问题，又可以缓解我国能源短缺的现状。煤层气的抽采效果与地应力、瓦斯压力以及煤层的物理力学性质有关。煤矿开采时，煤层所受的应力会随采煤工作面的推进、地质构造和赋存条件的变化而发生变化的。 目前国内外有很多学者研究了煤岩的全应力–应变过程中的力学特性[ 1 ] -[ 4 ] 及含瓦斯煤岩全应力–应变过程中的渗流特性[ 5 ] -[ 15 ] 。关于煤全应力–应变的研究主要集中于型煤。在孔隙结构及物理力学性质上，型煤与原始煤层存在较大的差异，因此研究原煤全应力–应变过程的力学及渗流特性是非常有必要的。 本文以平顶山天安煤业股份有限公司十矿己15煤层的原煤试样为研究对象，利用自行研制的含瓦斯煤热–流–固耦合三轴伺服渗流试验装置，对原煤全应力–应变过程中的力学及渗流特性进行了研究，这将为井下煤与瓦斯共采提供理论基础。
system: [SYSTEM]

user: 2. 试验条件 2.1. 原煤试样制备 本试验煤样取自平顶山天安煤业股份有限公司十矿己15煤层，在采煤工作面选取块度较大、完整度较好的煤体，在实验室按《GB/T 23561.7-2009煤和岩石物理力学性质测定方法》规定。筛选出表面裂纹较少，没有明显缺陷的试件作为试验时间。采用试件的尺寸均为Ф50 × 100 mm，见图1。 2.2. 实验装置 试验采用重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴渗流实验装置，如图2所示。主要由孔隙压力加载、三轴渗透仪、温度控制系统、流量计组成，数据都有计 图1. 选取的煤样图 图2. 含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置 算机采集。该装置可以进行不同应力、不同瓦斯压力、不同温度条件下煤岩力学及渗透试验。 2.3. 试验方案 (1) 试验前烘干煤样24 h，将煤样放入三轴压力室并组装好三轴压力室； (2) 打开试验容器出气阀，用真空泵对试验容器内的煤样进行脱气12 h； (3) 设定轴压6 MPa、围压6 MPa，在静水压力条件下通入瓦斯压力3 MPa； (4) 原煤试样充分吸附12 h； (5) 打开气体出口阀，连续加载轴压(0.1 mm/min)进行含瓦斯煤全应力–应变试验，同时检测出气口的瓦斯流量。
system: [SYSTEM]

user: 3. 试验结果分析 3.1. 含瓦斯煤的力学特性 图3是全应力–应变过程中，煤样轴向应力与轴向应变、径向应变、体积应变之间的关系曲线图。从图中的ε z ~σ z 曲线可以看出，含瓦斯煤在全应力–应变过程中经历了初始压实阶段、弹性阶段、屈服破坏阶段、破坏后阶段。 (1) 在初始压实阶段，ε z -σ z 曲线呈现出向下凹的形状，这是由于煤体内的孔隙压实闭合造成的；(2) 在弹性阶段，ε z -σ z 曲线基本为斜率不变的直线，煤体的应力与应变呈线性关系；(3) 在屈服破坏阶段，ε z -σ z 曲线呈现出向上凸的形状，煤体内部产生大量新的裂隙，出现扩容现象，当煤体所受的应力超过其强度极限后，随着轴向应变继续增加，其应力快速下降，煤样失稳破坏；(4) 在破坏后阶段，煤样所受的应力先下降后上升，并在煤样的残余强度处稳定。与前人的研究[ 7 ] 对比可以发现，煤样通入瓦斯并不影响其全应力–应变过程的变化趋势，但瓦斯压力会较小有效围压，使煤样的强度减小。而对比型煤与原煤的试验结果[ 6 ] 可以发现：在屈服破坏阶段，原煤所受的应力达到峰值强度后，短时间内会出现较大幅度的下降，型煤达到峰值强度后，其应力不会迅速下降，而是稳定在峰值强度左右，经历较长时间后出现小幅下降。 从图3的ε v -σ z 曲线可以看出，在煤样全应力–应变过程中，煤样的体积应变出现了先增加后减小的情况。这说明了在全应力–应变前期煤样整体被压缩，体积减小，在破坏后体积应变减小，煤样出现扩容现象，体积增大。 在煤样全应力–应力过程中，由于煤样会产生新的裂隙，导致泊松比和弹性模量发生变化，为深入研究煤样在全应力–应力变化过程中的物理力学性质，故采用如下公式计算了泊松比和弹性模量： (1) (2) (3) 式中：E为弹性模量(MPa)；μ为泊松比；B为横纵向应变比；σ z 为轴向应力σ r 为围压(MPa)；ε z 为轴向应变ε r 为径向应变。 图3. 轴向应力随轴向、径向、体积应变变化图 图4是全应力–应变过程中，煤样弹性模量和泊松比随轴向应变变化的曲线图。从图中可以看出弹性模量和泊松比在全应力–应变过程变化较为复杂，为具体分析曲线的变化规律，将曲线分为4个阶段：(1) 在初始压实阶段，这个阶段内煤样的弹性模量迅速下降至2000 MPa左右，泊松比快速下降；(2) 在弹性阶段，弹性模量先下降后上升，但其变化幅度不大，弹性模量的值稳定在2000 MPa~1800 MPa之间，泊松比持续下降，在弹性阶段后期泊松比下降速度减缓，其值稳定在0.25~0.3之间；(3) 在屈服破坏阶段，弹性模量由稳定变为快速下降，泊松比由缓慢下降变为快速上升；(4) 在破坏后阶段，弹性模量稳定在1200 MPa左右，泊松比持续缓慢上升。 3.2. 含瓦斯煤的渗透特性 煤矿井下抽采的效果与煤体所受的应力条件密切相关，在工作面推进过程中，煤体所受的应力将会改变。因此本文研究了全应力–应变过程中煤样渗透率的变化规律。 渗透率计算公式如下 [ 1 ] ： (4) 式中：k为试样渗透率，Q为气体流量，μ 为测定温度下气体的动力黏度，L试样的长度，A为煤横截面面积，P 1 为进气口压力，P 2 为出气口压力。 图5是煤样全应力–应变过程中，煤样渗透率和轴向应力随轴向应变变化的曲线图。从图中可以看出全应力–应变过程中，煤样渗透率呈现先下降后上升的趋势。在下降阶段，其渗透率下降了72.7%；在上升阶段，其渗透率上升了1316.8%。为具体分析渗透率的变化规律，将曲线分为4段分析：(1) 在初始压实阶段，煤样内部的孔隙裂隙被迅速压实，瓦斯流动通道减小，导致其渗透率快速下降；(2) 在弹性阶段，煤样内部原有的孔隙裂隙被继续压缩，但煤样内部产生少量的新生裂隙，因此渗透率的下降速度减缓；(3) 在屈服破坏阶段，煤样内部产生大量新生裂隙，并且各裂隙之间互相贯通，使得瓦斯流动通道增加，其渗透率大幅上升；(4) 在破坏后阶段，煤样内部继续产生新生裂隙，但产生速度减缓，其渗透率缓慢上升。对比ε z -k曲线与ε z -σ z 曲线可以发现，轴向应力与渗透率随轴向应变的变化规律基本呈相反的趋势，全应力–应变初期轴向应力增加，渗透率减小，在经历屈服点之后，轴向应力减小，渗透率上升。与前人关于型煤方面的研究[ 6 ] 对比可以发现，型煤的渗透率在失稳破坏后不会出现剧烈的上升，而是缓慢上升。这是全应力–应变过程中，型煤和原煤渗透率变化最明显的差异。 在全应力–应变过程中，煤样的体积应变与孔隙率密切相关，前人的研究表明孔隙率直接影响渗透 图4. 弹性模量、泊松比随轴向应变变化图 图5. 轴向应力、渗透率随轴向应变变化图 图6. 轴向应力、渗透率随体积应变变化图 率的大小，渗透率与孔隙率的关系可用以下公式表示[ 16 ] ： (5) 式中，k为渗透率，mD；K Z 为无量纲常数，取值约为5；S P 为煤体单位孔隙体积的孔隙表面积，cm 2 。 因此分析渗透率随体积应变变化的规律具有重要的意义。 图6是煤样全应力–应变过程中，渗透率和轴向应力随体积应变变化的曲线图。从ε v -k曲线可以看出，全应力–应变初期煤样被压缩，体积减小，煤样渗透率下降。值得注意的是当煤样体积应变超过0.0123时，其渗透率开始缓慢上升，但是煤样体积继续减小。这说明煤样体积最小时，其渗透率并不是最低。这可能是因为煤样内部的新产生的裂隙与原有裂隙之间贯通形成新的瓦斯流动通道导致的，所以即使煤样体积继续减小，其内部总孔隙率减小，但是渗透率出现小幅上升。当体积应变增加至0.0149时，ε v -k曲线出现明显拐点，体积应变迅速减小，煤样产生扩容现象，与此同时，煤样渗透率开始迅速上升。随着体积应变的继续减小，煤样渗透率大幅超过其初始渗透率。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 (1) 在连续加载的全应力–应变过程中，含瓦斯煤的应力–应变关系可以分为四个阶段，初始压实阶段、弹性阶段、屈服破坏阶段、破坏后阶段，这四个阶段煤样的应力–应变关系有较大差异。 (2) 在连续加载的全应力–应变过程中，含瓦斯煤的弹性模量和泊松比会发生较大变化。其中弹性模量先下降后稳定，在煤样破坏后快速下降；泊松比先下降后缓慢上升，在煤样破坏后快速上升。 (3) 在连续加载的全应力–应变过程中，含瓦斯煤渗透率随轴向应变的变化也可以分为四个阶段。通过对比分析发现，轴向应力与渗透率随轴向应变的变化规律基本呈相反的趋势。 (4) 在连续加载的全应力–应变过程中，含瓦斯煤渗透率与体积应变密切相关。但分析发现，煤样体积最小时，其渗透率并不是最低。 通过含瓦斯煤全应力–应变渗流试验可以发现，当煤样破坏后其渗透率会大幅上升，这为井下煤与瓦斯共采提供了理论基础。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为研究不同激发岩性对孔壁爆炸载荷及透射波比能量的影响，基于经典的冲击波理论，建立了岩石介质中柱状装药爆炸时孔壁的初始冲击载荷计算模型，该模型将爆轰波简化为含化学反应的强间断面，弥补了弹性波理论认为孔壁周围岩石内直接产生应力波的不足，成功解释了爆轰波参数的基本关系式；建立了不同激发岩性时柱状装药爆炸的孔壁质点速度和压力随时间变化的计算模型，编程计算得到其随时间变化的函数关系式和透射波比能量的解析解。 关键词 :爆炸力学，爆炸载荷，激发岩性，比能量，弹性波
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 碳酸盐岩主要的岩石类型为石灰岩和白云岩，具有高密度、高速度的岩石物理特征，震源激发时纵波仅有较少的能量穿透碳酸盐岩，相当部分能量在水平方向上传播(面波)，穿透碳酸盐岩的能量一些被折射(折射波)，一些穿过较厚的地层达到碳酸盐岩底，透射和反射的纵波能量相当低[ 1 ] 。所以，找到碳酸盐岩激发能量弱的原因，改进震源激发方式是地震勘探激发效果改善的关键。长期以来，科研工作者在炸药震源的激发井深、药型、激发位置和测试仪器等方面做了大量的研究工作，但是未曾在理论上建立化爆震源炮孔孔壁透射波比能量的计算方法。 对柱状装药爆炸后孔壁的初始冲击载荷，国内科研工作者张奇、宗琦等提出了一套通用的理论计算方法。该计算方法近似用弹性波理论来求解问题，即认为孔壁周围岩石内直接产生应力波。但是实际上，在爆轰完成时冲击波波阵面上的压力高达几个甚至几十个GPa，远远大于岩石的极限抗压强度，此时的岩石介质被强烈粉碎，因此用弹性波理论来求解具有局限性。本文运用经典的冲击波理论，建立岩石介质中柱状装药爆炸时孔壁质点初始冲击载荷的计算模型。该理论将爆轰波简化为含化学反应的强间断面，通常称为Chapman-Jouguet理论(简称C-J理论)，该理论不仅能够定性解释爆轰波传播的物理现象，而且建立了计算爆轰波参数的基本公式[ 2 ] 。另外，本文运用弹性波理论，建立炮孔不同激发介质的炮孔孔壁质点速度和压力随时间变化的计算模型，借助Matlab编程计算得到其函数关系式，计算得到透射波比能量的解析解，并绘制透射波比能量随时间变化的图形进行对比分析。为深入探究碳酸盐岩条件下地震信号能量弱的原因，以及寻求碳酸盐岩储层中地震勘探激发效果最佳的震源激发方式提供理论参考。