岩石损伤破坏核磁共振研究

　　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。

　　李杰林，博士，中南大学副教授，硕士生导师，主要从事金属矿山开采工艺与技术、岩石核磁共振、冻融岩石力学以及矿山安全等方面的科研和教学工作。主持和承担了国家自然科学基金、国家重大科学仪器设备开发专项、湖南省自然科学基金等20余项国家、省部级及校企合作项目；发表论文40余篇，其中SCI、EI检索20余篇，获授权国家发明专利20余项，主编教材2本，参著专著2部，获中国有色金属工业科学技术奖一等奖2项、二等奖2项，中国产学研合作创新与促进奖（创新成果奖）优秀奖1项。

第1章 核磁共振的基本原理及测试技术
1.1 核磁共振技术的发展
1.1.1 核磁共振理论及技术的发展
1.1.2 低场核磁共振系统的发展
1.2 核磁共振基本原理
1.3 岩石类材料细观损伤测试技术
1.4 多孔介质中孔隙流体的核磁共振弛豫机制
1.4.1 弛豫理论与机制
1.4.2 多指数衰减
1.5 核磁共振T2分布
1.6 核磁共振成像技术
1.7 低场核磁共振仪器
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
1.8.1 研究现状的文献计量分析
1.8.2 研究热点分析
1.8.3 核磁共振技术在岩石损伤领域的研究进展
第2章 基于核磁共振技术的岩石细观结构测试方法
2.1 岩石核磁共振测试内容及参数
2.1.1 孔隙度
2.1.2 流体饱和度
2.1.3 渗透率
2.1.4 T2谱分布
2.1.5 核磁共振成像(MRI)
2.2 基于NMR技术的岩石细观结构测试步骤
2.2.1 线圈的选择
2.2.2 FID序列参数设置
2.2.3 CPMG序列参数设置
2.2.4 孔隙度标准曲线的建立
2.2.5 T2谱分布的反演
2.3 基于NMR技术的岩石孔隙度测试结果验证
2.4 基于NMR技术的岩石孔隙结构测量
2.4.1 实验方案
2.4.2 试验结果及分析
2.5 基于NMR技术的岩石含水饱和度测量
2.5.1 实验过程
2.5.2 T2谱分布结果分析
2.6 岩石的核磁共振成像测试
2.6.1 测试方法和步骤
2.6.2 核磁共振成像分析
2.6.3 MRI的分形特征分析
第3章 基于核磁共振技术的岩石冻融损伤特性研究
3.1 概述
3.2 实验概况
3.2.1 岩石试样
3.2.2 实验过程及参数设置
3.3 质量变化规律
3.4 岩石孔隙度变化规律
3.5 核磁共振T2谱分布
3.6 岩石冻融损伤过程分析
3.7 基于MRI的岩石孔隙结构冻融损伤分析
第4章 冲击荷载条件下岩石破裂的核磁共振研究
4.1 概述
4.2 循环动力荷载作用下花岗岩细观结构损伤
4.2.1 试验方案及过程
4.2.2 孔隙度
4.2.3 T2谱分布
4.2.4 MRI结果分析
4.3 冻融后砂岩孔隙结构劣化及动态力学特性研究
4.3.1 实验方案
4.3.2 质量变化
4.3.3 核磁共振T2谱分布
4.3.4 孔隙度变化
4.3.5 冻融影响下的岩石动态力学参数演化特性
4.3.6 冻融条件下岩石孔隙演化过程
4.3.7 砂岩动态峰值强度劣化与冻融循环次数的关系
4.3.8 动态峰值应变与冻融循环次数的关系
第5章 化学环境下岩石孔隙结构损伤的NMR表征
5.1 概述
5.2 酸性环境中砂岩冻融损伤特性的NMR分析
5.2.1 试验方案及流程
5.2.2 酸性环境中岩石冻融过程的宏观特征
5.2.3 酸性环境下岩石冻融损伤的核磁共振分析
5.2.4 冻融和化学耦合环境下的岩石劣化机理分析
5.3 不同化学条件下砂岩孔隙结构损伤的NMR分析
5.3.1 试验方案
5.3.2 纵波速度变化规律
5.3.3 孔隙结构变化规律
5.4 岩石水化学劣化机制分析
5.4.1 岩石水化反应过程
5.4.2 水—岩反应机理
第6章 基于核磁共振的卸荷岩石损伤特征研究
6.1 概述
6.2 三轴压缩条件下岩石损伤的核磁共振研究
6.2.1 试验方案
6.2.2 T2谱分布变化分析
6.2.3 孔隙度分析
6.2.4 谱面积变化分析
6.2.5 核磁共振图像分析
6.3 不同初始围压的岩石卸荷损伤研究
6.3.1 试验方案
6.3.2 T2谱变化分析
6.3.3 孔隙度变化
6.3.4 谱面积分析
6.3.5 孔隙度与岩样应变对比
6.3.6 核磁共振成像分析
6.4 不同分级加卸载路径下的岩石孔隙演化特征
6.4.1 加卸载方案
6.4.2 试验流程
6.4.3 不同加卸载路径下的核磁共振T2谱分布
6.4.4 不同加卸载路径下的孔隙度演化规律
6.4.5 分级加卸载过程中的孔隙水演化特征
第7章 尾砂充填料浆孔隙演化规律的核磁共振效应
7.1 概述
7.2 基于核磁共振的充填料浆硬化研究
7.2.1 充填料浆早期水化
7.2.2 充填料浆硬化
7.3 多因素对充填料浆孔隙演化规律的影响分析
7.3.1 试验方案与步骤
7.3.2 减水剂
7.3.3 浓度
7.3.4 灰砂比
7.3.5 粉煤灰
7.4 尾砂充填料浆水化过程的孔隙孔径分布特征
7.4.1 不同浓度的尾砂充填料浆孔径分布
7.4.2 不同灰砂比的充填料浆孔径分布
7.4.3 充填料浆水化反应对孔隙结构变化的影响
7.5 基于NMR的尾砂充填体孔隙度分析
7.5.1 实验材料
7.5.2 实验方案
7.5.3 结果分析
7.6 离心力作用下尾砂充填体的孔隙结构演化特性
7.6.1 实验方案
7.6.2 不同浓度配比的充填体孔隙结构演化规律
7.6.3 最佳离心力标定
7.6.4 T2截止值标定
7.6.5 离心力与孔隙含水率的关系
7.6.6 离心力作用下充