Distribution des contraintes lors de la Compression froide des roches et des agrégats de minéraux à l’aide de la Diffraction des rayons x axés sur le rayonnement Synchrotron

Cecilia S.N. Cheung; Donald J. Weidner; Li Li; Philip G. Meredith; Haiyan Chen; Matthew Whitaker; Xianyin Chen

doi:10.3791/57555

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Résumé

Nous rapportons des procédures détaillées pour des expériences de compression sur les rochers et les agrégats minéraux dans un appareil multi-enclume déformation couplé avec synchrotron à rayons x. Ces expériences permettent de quantifier la distribution des contraintes dans les échantillons, qui a finalement fait la lumière sur le processus de compactage dans les géomatériaux.

Résumé

Nous rapportons des procédures détaillées pour réaliser des expériences de compression sur les rochers et les agrégats minéraux dans un appareil de déformation enclumes multiples (D-DIA) couplé avec synchrotron à rayons x. Un assemblage d’échantillons cubiques est préparé et compressé à température ambiante, par un ensemble de quatre enclumes de diamant fritté transparent aux rayons x et deux enclumes de carbure de tungstène, dans le secondaire et les plans verticaux, respectivement. Tous les six enclumes sont logés au sein d’une presse hydraulique de 250 tonnes et conduits vers l’intérieur en même temps par deux blocs de guidage coincé. Un faisceau de rayons x dispersif en énergie horizontal est projeté à travers et diffracté par l’Assemblée de l’échantillon. Le faisceau se trouve généralement dans le mode de rayons x monochromatique ou blanc. Dans le cas de blanc aux rayons x, les rayons diffractés sont détectés par un tableau de détecteur à semi-conducteurs qui recueille le patron de diffraction dispersive énergétique qui en résulte. Dans le cas des rayons x monochromatique, le modèle diffracté est enregistré à l’aide d’un détecteur de deux dimensions (2d), comme une plaque d’imagerie ou d’un détecteur de dispositif à couplage de charge (CCD). La diffraction de 2D est analysées pour obtenir des espacements de treillis. Les souches élastiques de l’échantillon sont issus de l’espacement du réseau atomique dans les grains. Le stress est alors calculé en utilisant le module d’élasticité prédéterminée et la déformation élastique. En outre, la distribution des contraintes en deux dimensions permettent de comprendre comment le stress est distribué dans des orientations différentes. En outre, un scintillateur dans le chemin d’accès x-ray donne une image de lumière visible de l’environnement de l’échantillon, qui permet la mesure précise des changements de longueur échantillon pendant l’expérience, ce qui donne une mesure directe de la souche de volume sur l’échantillon. Ce type d’expérience permet de quantifier la distribution des contraintes dans les géomatériaux, qui peut finalement faire la lumière sur le mécanisme responsable de compactage. Cette connaissance a le potentiel d’améliorer considérablement notre compréhension des processus à la mécanique des roches, la géotechnique, minérale physique et applications de la science des matériaux où le processus de compactage sont importantes.

Introduction

La logique de la méthode présentée dans cet article est de quantifier la distribution des contraintes dans les roches et minéraux échantillons globaux au cours de la compression et du compactage ultérieur. Comprendre le compactage dans les roches et les agrégats minéraux est d’une grande importance au réservoir et géotechnique de⁸^,¹⁷^,¹⁸^,¹⁹^,²⁰^,²⁸ ^,,³³. C....