一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法和系统与流程

本发明涉及溶蚀孔洞处理领域，尤其涉及一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法和系统。

背景技术：

1、岩层中的结晶体主要包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类结晶体，硫酸盐岩类结晶体主要为石膏(caso 4·h2o)，钙芒硝(na2so4·caso4)和芒硝(na2so4·10h2o)等矿物，碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩等。按照成因，一种为气候干燥、蒸发强烈的地质历史时期，在相对独立封闭的空间形成的原生蒸发结晶、沉积成岩；另一种为在内外动力地质作用下，在岩层从形成大量构造节理裂隙、风化裂隙、施工卸荷裂隙，富含膏盐结晶体离子成分的地下水(含补给水源)在各种类型的地下裂隙径流过程中，在各种作用影响下，当结晶体离子结晶作用大于溶蚀作用时，膏盐结晶体离子成分在径流过程中发生结晶赋存于裂隙中。当含量较大时，将作为矿床资源进行开发，以裂隙脉状、斑点状、团块状存在的含量较低膏盐结晶体，当后期环境条件发现变动，溶蚀作用强度大于结晶作用强度，随地下水径流排泄时，将会在岩层中形成溶蚀孔洞。溶蚀的过程中不仅引起膏盐结晶体及其伴生岩体强度降低，更对含膏盐的岩体完整性进行严重破坏。当建(构)筑物基础持力层应力影响深度范围内存在钙芒硝膏盐结晶体溶蚀孔洞时，将会对建(构)筑物的安全产生不利影响。

2、目前，工程建设过程中，对于处理岩层中的溶蚀孔洞，主要采用水泥混凝土对孔洞进行填充处理的方法。例如在“浅谈多种处理方法在成都含膏泥岩溶蚀孔洞场地地基处理中的运用”文章中，公开了：对已探明存在大孔径孔洞范围(高度超过2m以上)的孔桩的孔洞采用抛石压浆充填，对于一般的溶蚀孔洞区采用钻孔灌浆的形式。然而当方法应用在膏盐结晶体离子含量高的地方，各种不同离子的存在对填充处理的腐蚀性也不确定，对填充处理的工程的耐久性存在不确定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法和系统。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的第一方面，提供一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法，包括以下步骤：

4、获取沉积岩地层中膏盐结晶体的矿物成分，从而得到膏盐结晶体中难溶电解质的离子成分；

5、获取膏盐结晶体的赋存环境中岩石的矿物成分，并获取填充溶蚀孔洞的填充主料的矿物成分；

6、计算抑制所述难溶电解质的离子成分生成、且对所述岩石的矿物成分和填充主料在影响范围条件内的外加剂。

7、进一步地，所述膏盐结晶体包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类岩结晶体，所述硫酸盐岩类结晶体包括石膏、钙芒硝和芒硝，所述碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩。

8、本发明的第二方面，提供一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理系统，包括：

9、第一测试装置，用于测试沉积岩地层中膏盐结晶体的矿物成分，从而得到膏盐结晶体中难溶电解质的离子成分；

10、第二测试装置，用于测试膏盐结晶体的赋存环境中岩石的矿物成分；

11、第三测试装置，用于测试填充溶蚀孔洞的填充主料的矿物成分；

12、外加剂计算装置，用于根据第一测试装置、第二测试装置和第三测试装置的测试结果，计算抑制所述难溶电解质的离子成分生成、且对所述岩石的矿物成分和填充主料在影响范围条件内的外加剂；

13、填充材料生产装置，用于将填充主料和外加剂进行混合生产，得到溶蚀孔洞的填充材料；

14、填充装置，用于将填充材料填充至溶蚀孔洞。

15、进一步地，所述膏盐结晶体包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类结晶体，所述硫酸盐岩类结晶体包括石膏、钙芒硝和芒硝，所述碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩等。

16、本发明的第三方面，提供一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法，包括以下步骤：

17、获取沉积岩地层中膏盐结晶体的矿物成分，从而得到膏盐结晶体中难溶电解质的离子成分，并计算难溶电解质在对应条件下的溶度积常数；

18、获取沉积岩地层位置地下水含补给水源中对应于难溶电解质的离子成分的溶度，并利用溶度计算难溶电解质的离子积；

19、当判断难容电解质溶度积常数大于相应离子积时会发生溶蚀，进一步进行外加剂计算，包括：获取膏盐结晶体的赋存环境中岩石的矿物成分，并获取填充溶蚀孔洞的填充主料的矿物成分；计算基于盐效应和同离子效应抑制所述难溶电解质的离子成分生成、且对所述岩石的矿物成分和填充主料在影响范围条件内的外加剂。

20、进一步地，所述膏盐结晶体包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类结晶体，所述硫酸盐岩类结晶体包括石膏、钙芒硝和芒硝，所述碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩等。

21、进一步地，当判断溶度积常数小于等于离子积时，不进行外加剂计算。

22、本发明的第四方面，提供一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理系统，包括：

23、第四测试装置，用于测试沉积岩地层中膏盐结晶体的矿物成分，从而得到膏盐结晶体中难溶电解质的离子成分；

24、第五测试装置，用于获取沉积岩地层位置地下水含补给水源中对应于难溶电解质的离子成分的溶度；

25、第六测试装置，用于测试膏盐结晶体的赋存环境中岩石的矿物成分；

26、第七测试装置，用于测试填充溶蚀孔洞的填充主料的矿物成分；

27、外加剂判断与计算装置，用于计算难溶电解质在对应条件下的溶度积常数、利用溶度计算难溶电解质的离子积，当判断难溶电解质溶度积常数大于相应离子积时会发生溶蚀，进一步进行外加剂计算，包括：根据第四测试装置、第六测试装置和第七测试装置的测试结果，计算基于盐效应和同离子效应抑制所述难溶电解质的离子成分生成、且对所述岩石的矿物成分和填充主料在影响范围条件内的外加剂；

28、填充材料生产装置，根据外加剂计算结果，生产填充材料；

29、填充装置，用于将填充材料填充至溶蚀孔洞。

30、进一步地，所述膏盐结晶体包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类结晶体，所述硫酸盐岩类结晶体包括石膏、钙芒硝和芒硝，所述碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩。

31、进一步地，当判断溶度积常数小于等于离子积时，不进行外加剂计算。

32、本发明的有益效果是：

33、在本发明的一示例性实施例，为了解决现有技术在填充材料抗腐蚀性、耐久性等方面存在的不确定性，提供一种基于膏盐结晶体产生溶蚀-结晶作用机理的溶蚀孔洞的处理方法，该方法通过影响膏盐结晶体电解质与其对应的离子在水溶液中发生沉淀结晶-溶蚀解离平衡关系的方法对岩溶的膏盐结晶体溶蚀孔洞进行处理。对于处理此类工程地质问题具有更强的指导意义，处理工程在抗腐蚀性和耐久性方面更加可靠。

技术特征：

1.一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法，其特征在于：所述膏盐结晶体包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类结晶体，所述硫酸盐岩类结晶体包括石膏、钙芒硝和芒硝，所述碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩。

3.一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理系统，包括：

4.根据权利要求1所述的一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理系统，其特征在于：所述膏盐结晶体包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类结晶体，所述硫酸盐岩类结晶体包括石膏、钙芒硝和芒硝，所述碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩。

5.一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法，其特征在于：所述膏盐结晶体包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类结晶体，所述硫酸盐岩类结晶体包括石膏、钙芒硝和芒硝，所述碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩。

7.根据权利要求5所述的一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法，其特征在于：当判断溶度积常数小于等于离子积时，不进行外加剂计算。

8.一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理系统，其特征在于：包括：

9.根据权利要求8所述的一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理系统，其特征在于：所述膏盐结晶体包括硫酸盐岩类结晶体、碳酸盐岩类结晶体，所述硫酸盐岩类结晶体包括石膏、钙芒硝和芒硝，所述碳酸盐岩类结晶体包括石灰岩、白云岩、泥灰岩。

10.根据权利要求8所述的一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理系统，其特征在于：当判断溶度积常数小于等于离子积j时，不进行外加剂计算。

技术总结本发明公开了一种沉积岩地层中存在结晶体溶蚀孔洞的处理方法和系统，方法包括：获取沉积岩地层中膏盐结晶体的矿物成分，从而得到膏盐结晶体中难溶电解质的离子成分；获取膏盐结晶体的赋存环境中岩石的矿物成分，并获取填充溶蚀孔洞的填充主料的矿物成分；计算抑制所述难溶电解质的离子成分生成、且对所述岩石的矿物成分和填充主料在影响范围条件内的外加剂。在本发明中，解决现有技术在填充材料抗腐蚀性、耐久性等方面存在的不确定性的问题，通过影响膏盐结晶体电解质与其对应的离子在水溶液中发生沉淀结晶‑溶蚀解离平衡关系的方法对岩溶的膏盐结晶体溶蚀孔洞进行处理，对于处理此类工程地质问题具有更强的指导意义。技术研发人员：雷发洪,章学良,张炳焜,陈昱成,莫道平,蒋志军,宋静,李泽泽受保护的技术使用者：四川省建筑科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2