Experimental study on the acoustic parameters of red sandstone affected by water saturation
-
摘要: 为了研究饱和度对岩石超声波横波传播规律影响,以红砂岩为研究对象,开展不同饱和度下入射频率分别为50、100、200 kHz的超声波横波传播实验,分析饱和度及入射频率对横波声学参数变化规律。结果表明：干燥至饱和状态,横波波速随饱和度增大呈非线性下降趋势,幅值衰减系数随饱和度增大呈非线性递增趋势,均满足三次函数关系,属于高度相关；整体分析发现横波波速受饱和度变化影响大于幅值衰减系数,幅值衰减系数拟合参数能较好反映岩样物理量的变化；基于敏感性及决定系数的综合考虑,建议今后采用100 kHz作为含水砂岩超声波横波测试优势频率。研究成果可为不同饱和度下岩石超声波测试技术发展提供参考。Abstract: To study the influence of saturation on the ultrasonic shear wave propagation law of rocks, with red sandstone as the research object, ultrasonic shear wave propagation tests were conducted with frequencies of 50, 100 and 200 kHz under different saturations, and the variation law of saturation and frequency on shear wave acoustic parameters were analyzed. The results show that the shear wave velocity decreases nonlinearly with increasing saturation, and the amplitude attenuation coefficient increases nonlinearly with increasing saturation, both of which meet the cubic function relationship and are highly correlated. The overall analysis shows that the influence of saturation on shear wave velocity is greater than that of the amplitude attenuation coefficient, and the fitting parameters of the amplitude attenuation coefficient can better reflect the changes in physical quantities of rock samples. Based on the comprehensive consideration of sensitivity and determination coefficient, it is suggested to use 100 kHz as the dominant frequency of ultrasonic shear wave testing for water-bearing sandstone in the future. The research results can provide a reference for the development of rock ultrasonic testing technology under different saturations.
-
0 引言
锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命、对环境友好等优势已成为一种应用广泛的电池[1-2]。但是锂离子电池的高成本、低安全性和苛刻的生产条件等问题使其应用受到了限制，难以应用于大规模的储能系统。可充电的水系锌离子电池作为一种具有低成本、高安全性、对环境友好和较高的能量密度等特点的储能设备成为近年来的热门研究对象，而且有望成为大规模储能设备的候选之一[3-5]。
由于金属锌负极具有储量丰富、成本低廉、较低的标准电极电势（约为-0.76 V）、冶炼与加工工艺较为成熟和超高的理论体积能量密度（5 851 mAh/cm3）等优点，水系锌离子电池通常直接使用纯金属锌箔作为电池负极[6-9]。然而在实际应用中，金属锌负极还面临着诸多挑战。对于锂、钠、钾、镁、锌等纯金属负极，在电池的充放电过程中，倾向于形成较为粗糙和不均匀的表面，而随着循环时间的增加，金属离子在负极不断发生沉积/溶解反应，金属电极表面容易形成枝晶[10]。在锌离子电池中，锌枝晶容易刺破电池隔膜导致电池短路，若枝晶从负极脱落进入电解液中，则会与电极失去电接触变成无电化学活性的死锌，从而极大地影响电池的可逆容量、库仑效率和循环稳定性[7, 11]。因此，寻找一种无枝晶的负极材料是发展高性能水系锌离子电池的关键之一。
为了抑制锌枝晶的生长获得高度可逆的水系锌离子电池负极材料，研究者研究了3D结构设计[12-13]，涂覆高导电性涂层或与高导电性材料复合[14-15]，制备锌合金负极[16-17]等策略对锌负极进行改性，这些策略均取得了不错的效果。然而这些改性策略大多原料成本较高、制备工艺复杂，难以大规模应用。与上述策略相比，在锌负极表面涂覆氧化物涂层，诱导锌在涂层下均匀沉积，是制备无枝晶负极的一种工艺较为简单却行之有效的锌负极改性策略。以前的研究表明，通过各种方法制备的ZrO2[11]、Al2O3[18]和TiO2[19]涂层改性锌负极均可以有效抑制锌枝晶的生长，改善锌负极的电化学性能，然而使用商业化二氧化钛粉体作为涂层时，其对锌负极的电化学性能改善效果却不太理想。鉴于上述问题，本文制备了一种工艺简单，成本较低的锐钛矿型纳米二氧化钛粉体，将其涂覆到锌箔上制备了改性锌负极，并且通过各种表征手段和测试方法，研究了二氧化钛涂层对锌负极电化学性能的影响。
1 实验
1.1 材料的制备
在250 mL的烧杯中加入100 mL的无水乙醇和3 mL的浓氨水，用玻璃棒搅拌混合均匀得到混合溶液。在45 ℃恒温水浴及高速搅拌的条件下，将4.5 mL的钛酸四丁酯在30 min内逐滴缓慢地滴加到该混合溶液中。在持续水浴以及高速搅拌12 h后，得到乳白色的二氧化钛溶胶，之后再将其静置陈化24 h得到白色沉淀物。将白色沉淀物过滤、洗涤、干燥即可得到无定形二氧化钛粉体。最后将无定形二氧化钛粉体置于马弗炉中，以5 ℃/min的升温速率，在空气气氛下450 ℃煅烧5 h制备得到锐钛矿型纳米二氧化钛粉体，简记为a-TiO2。
1.2 材料结构和形貌的表征
使用X射线衍射技术分析材料的晶体结构，采用日本Rigaku D/Max-2500型衍射仪进行测试，扫描的角度范围为10°~90°，步长为0.02°，扫描速率为5（°）/min（靶材为铜靶，λ=0.154 06 nm）。材料和电极表面形貌的观察采用美国MLA650F场发射扫描电子显微镜。
1.3 电化学性能测试
1.3.1 对称电池的组装
实验通过纽扣电池（CR2032型）来评估改性锌负极的电化学性能。将制备得到的锐钛矿型纳米二氧化钛粉体（a-TiO2）和聚偏二氟乙烯（PVDF）按9∶1的质量比混合在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中制成均匀浆料涂覆在锌箔上制备Zn@a-TiO2电极，未改性的纯锌箔记为Bare-Zn电极。采用Zn@a-TiO2作正极和负极，2 mol/L ZnSO4水溶液为电解液，玻璃纤维滤膜（Whatman，GF/A）作为隔膜组装Zn/Zn对称电池。此外，作为对比，采用Bare-Zn作正负极，其他条件不变的情况下组装Zn/Zn对称电池。
1.3.2 全电池的组装
将MnO2、Super P（一种导电炭黑）和PVDF按7∶2∶1的质量比混合在NMP中制成均匀浆料涂覆到钛箔上制备MnO2电极。然后以MnO2电极作正极，分别以Bare-Zn和Zn@a-TiO2电极作负极，2 mol/L ZnSO4+0.1 mol/L MnSO4溶液为电解液，玻璃纤维滤膜（Whatman，GF/A）作为隔膜组装成全电池，分别记为Bare-Zn/MnO2电池和Zn@a-TiO2/MnO2电池。
1.3.3 电池的电化学性能测试
对称电池和全电池均使用新威电池测试系统进行恒电流充放电测试，测试条件为：恒温25 ℃。电池的循环伏安曲线使用上海辰华CHI760E型电化学工作站记录，测试的电压范围为1.0~1.9 V，扫描速率为0.1 mV/s。
2 结果与讨论
2.1 材料结构分析与形貌表征
图 1（a）所示为a-TiO2粉体的SEM图像，从图 1（a）中可以看出制备得到的a-TiO2粉体的形貌大致为大小不一的球状。a-TiO2的一次颗粒的粒径约为10~20 nm，且形状多为不规则的小球体，但由于材料的分散性欠佳，这些纳米级的一次颗粒团聚成粒径从50 nm到2 μm不等的二次颗粒。由图 1（b）可知，未经过450 ℃煅烧的前驱体无定形TiO2的XRD图谱无明显的衍射峰，为典型的非晶态材料的XRD图谱；而经过450 ℃煅烧后的a-TiO2的XRD图谱衍射峰与锐钛矿型TiO2的标准PDF卡片（PDF No.#84-1286）的特征峰基本一致，且（101）、（200）、（004）晶面对应的3个强峰的强度也基本一致，但衍射峰的半峰宽较大，说明经过煅烧后的材料为锐钛矿型TiO2，但材料的结晶性略差。
2.2 Zn/Zn对称电池性能
组装Zn/Zn对称电池并测试其电化学性能是一种评价改性后的锌负极性能的常用方法。为了验证a-TiO2涂覆层是否可以抑制Zn枝晶的生长，促进Zn的均匀沉积/溶解，以期提高电池容量并且改善电池循环稳定性，分别用Bare-Zn和Zn@a-TiO2电极组装了Zn/Zn对称电池，并进行电化学测试。使用扫描电子显微镜对循环前后的电极形貌进行观察，结合能谱仪进行分析，从微观角度分析Zn的沉积/溶解行为。图 2（a）所示为Zn/Zn对称电池在电流密度为1 mA/cm2，充放电容量为1 mA h/cm2条件下的恒电流充放电测试结果。结果表明Bare-Zn电极在初期的极化电压约为94 mV，且在循环约50 h后极化电压开始大幅增加，这可能是由于Bare-Zn电极表面发生了Zn的析氢反应或是无电化学活性的死锌的增多，导致极化电压升高。而同样的测试条件下Zn@a-TiO2电极的极化电压仅为47 mV，且在稳定循环了520 h后，电极的极化电压几乎没有变化，始终维持在50 mV之内且没有出现短路现象，这表明a-TiO2可以减少副反应的发生，避免锌枝晶的形成，使锌负极的循环寿命大大提高。文献[20]研究表明，通过原子层沉积法制备的超薄二氧化钛涂层改性锌负极可以在电流密度为1 mA/cm2，充放电容量为1 mA h/cm2条件下稳定循环150 h，而涂覆了商业化二氧化钛涂层和高度暴露（001）晶面的二氧化钛保护层的锌负极在相同的测试条件分别可以稳定循环190 h和460 h[19]。因此，与文献[20]的研究结果相比，a-TiO2涂层改性锌负极的循环性能更加优秀。
为了测试Zn@a-TiO2电极的倍率性能，分别在0.25、0.5、1、2、5 mA/cm2电流密度下进行恒电流充放电测试，每次循环的充电时间和放电时间均为1 h。测试结果如图 2（b）所示，可以发现随着电流密度的增大，Bare-Zn电极和Zn@a-TiO2电极的极化电压都在逐步升高。当电流密度达到5 mA/cm2时，Bare-Zn电极的极化电压无法保持稳定；而Zn@a-TiO2电极在所有电流密度下极化电压均可以保持平稳，且在5 mA/cm2的测试结束后，电池依然能在2 mA/cm2的电流密度下稳定循环200 h。这表明在不同电流密度下，改性锌负极的循环稳定性均高于未改性的金属锌负极。
图 3（a）和图 3（b）分别展示了电解液在Bare-Zn电极和Zn@a-TiO2电极表面接触角的大小。可以发现，电解液在2种电极表面的接触角大小有明显差异，经过测量电解液在Bare-Zn电极上的接触角为108°，在Zn@a-TiO2电极上的接触角为70°。接触角越小，说明电解液对材料表面的润湿性越好，电解液对Zn@a-TiO2电极的润湿性优于对Bare-Zn电极的湿润性，这也意味着电解液中的Zn2+可以较为容易地穿过二氧化钛涂层在锌箔表面沉积。
![]()
图 3 电解液在Bare-Zn和Zn@a-TiO2电极表面的接触角Figure 3. Contact angles of electrolyte on Bare-Zn and Zn@a-TiO2 electrodeZn/Zn对称电池测试结果表明，涂覆了a-TiO2涂层的Zn@a-TiO2负极的电化学性能明显优于未改性的Bare-Zn。为了探究其原因，将Zn/Zn对称电池拆解，取出极片清洗干净后分别对循环前后的电极进行了SEM测试。图 4（a）和图 4（b）分别为循环前和循环50 h后的Bare-Zn电极的SEM图像，可以看出在循环前Bare-Zn电极表面较为平整，无明显的凸起与裂纹，而循环50 h后的Bare-Zn电极表面变得十分粗糙，密集分布着杂乱无序的片状物，这些片状物是充放电过程中在电极表面沉积、生长的金属锌晶粒。这些晶粒大小不一，生长的取向也各不相同，这会造成循环过程中电极表面电场分布不均，晶粒凸起部分比底部的Zn基底更容易发生Zn的沉积。随着循环时间的增长，凸起部分容易形成纵向生长的锌枝晶，导致电池容量下降甚至短路，Bare-Zn电极较差的电化学表现也证实了这一观点。图 4（c）展示了循环520 h后Zn@a-TiO2电极的表面形貌，可以发现电极表面上较为平整的为二氧化钛涂层，虽然有少数裂纹，但未观察到明显的凸起。将电极表面的裂纹处进行放大，可以发现在二氧化钛涂层下，锌晶粒取向较为一致地沉积在金属锌箔表面（图 4（d））。这表明二氧化钛涂层可以诱导锌在涂层下平整均匀地沉积，有效限制锌枝晶的产生，从而使电池获得稳定的电化学表现。
![]()
图 4 循环前后的Bare-Zn和Zn@a-TiO2电极的SEM像Figure 4. SEM images of Bare-Zn and Zn@a-TiO2 electrode before and after cycling2.3 全电池电化学性能分析
分别使用Bare-Zn和Zn@a-TiO2作为负极，MnO2作为正极组装了Zn/MnO2全电池并对其进行电化学测试，对比了二氧化钛涂层改性锌负极和未改性锌负极在全电池中的电化学性能。文献[21]研究表明，在以Mn基材料为正极的水系锌离子电池的电解液中加入Mn2+可以抑制Mn基材料的溶解，提高电池的循环稳定性，因此Zn/MnO2全电池使用的电解液为2 mol/L ZnSO4+0.1 mol/L MnSO4溶液。图 5（a）为Zn/MnO2电池在1.0~1.9 V的电压范围内，扫描速率为0.1 mV/s时的循环伏安（CV）曲线。可以看出Zn@a-TiO2/MnO2电池与Bare-Zn/MnO2电池的CV曲线几乎完全重合，这表明a-TiO2涂层在充放电过程中不参与电极反应，因此不会影响电池中发生的氧化还原反应。
![]()
图 5 Zn/MnO2全电池的电化学性能曲线Figure 5. Electrochemical performance curves of Zn/MnO2 full cells图 5（b）和图 5（c）分别是Zn/MnO2全电池的0.5 A/g电流密度下的循环性能图和对应的第100次循环的充放电曲线。从中可知，在0.5 A/g的电流密度下，Zn@a-TiO2/MnO2电池的初始放电比容量为189.08 mA h/g，略高于Bare-Zn/MnO2电池的180.65 mA h/g。随着充放电循环次数的增长，Zn@a-TiO2/MnO2电池的容量衰减速度明显低于Bare-Zn/MnO2电池，在100次循环后，Zn@a-TiO2/MnO2电池的容量保持率为82.53%，远高于Bare-Zn/MnO2电池的容量保持率（67.22%），库仑效率(CE)是研究金属负极性能的关键参数，其定义为每个循环周期的放电容量与充电容量的比值，对比2种电池的库仑效率可以发现，Zn@a-TiO2/MnO2电池库仑效率非常稳定，而Bare-Zn/MnO2电池的库仑效率波动明显，且在60次循环后降低到80%~90%的范围内。同时，观察第100次循环时的充放电曲线可以发现Zn@a-TiO2/MnO2电池的极化电压明显小于Bare-Zn/MnO2电池。这些结果均表明改性锌负极能明显提高全电池的电化学性能。测试了电池在不同电流密度下的放电比容量，如图 5（d）所示，结果表明在0.2、0.5、1、2 A/g的电流密度下，Zn@a-TiO2/MnO2电池的放电比容量均略高于Bare-Zn/MnO2电池，而在5 A/g大电流下的结果则相反。这可能是由于二氧化钛涂层的存在使得Zn@a-TiO2电极的导电性降低，导致其在大电流密度下的电化学性能表现欠佳。
3 结论
1）通过XRD、SEM、EDS等表征手段和Zn/Zn对称电池与Zn/MnO2全电池电化学性能测试，评估了锐钛矿型二氧化钛涂层对锌负极性能的改善效果。结果表明，二氧化钛涂层可以诱导锌在涂层下稳定均匀沉积，抑制锌枝晶的形成。使用改性后的锌负极组装的Zn/Zn对称电池可在1 mA/cm2的电流密度下稳定循环520 h以上，这一表现明显优于未改性锌负极。
2）分别使用未改性锌负极与二氧化钛涂层改性锌负极组装了Zn/MnO2全电池并进行了电化学性能测试。结果显示，使用改性锌负极组装的全电池在0.5 A/g电流密度下循环100次后容量保持率为82.53%，远高于用未改性锌负极组装的全电池的容量保持率（67.22%）。表明在金属锌电极表面涂覆二氧化钛涂层是一种成本低廉、工艺简单且行之有效的锌负极改性策略。
赵中波 -
![]()
图 2 不同饱和度和频率对横波波速的影响：（a） 岩样编号H-8；（b） 岩样编号H-9
Fig 2. Influence of different saturations and frequency on wave velocity：（a） rock sample number H-8；（b） rock sample number H-9
![]()
图 3 不同饱和度和频率对幅值衰减系数的影响：（a） 岩样编号H-4；（b） 岩样编号H-5
Fig 3. Influence of different saturations and frequencies on amplitude attenuation coefficient：（a） rock sample number H-4；（b） rock sample number H-5
![]()
图 4 拟合参数a/b与各物理量变化关系：（a） 弹性模量；（b） 孔隙率；（c） 密度
Fig 4. Relationship between fitting parameter a/b and various physical quantities：（a） elastic modulus；（b） porosity；（c） density
![]()
图 5 拟合参数c与各物理量的变化关系：（a） 弹性模量；（b） 孔隙率；（c） 密度
Fig 5. Relationship between fitting parameter c and physical quantities：（a） elastic modulus；（b） porosity；（c） density
![]()
图 6 拟合参数d与各物理量的变化关系：（a） 弹性模量；（b） 孔隙率；（c） 密度
Fig 6. Relationship between fitting parameter d and physical quantities：（a） elastic modulus；（b） porosity；（c） density
表 1 岩样物理相关参数
Table 1 physical parameters of rock samples
编号 直径/mm 高度/mm 密度/（kg/m3） 弹性模量/GPa 孔隙率/% H-4 75.0 150 2 563 1.81 1.51 H-5 74.7 150 2 509 1.95 2.04 H-6 74.6 150 2 548 1.21 2.58 H-7 75.0 150 2 554 1.64 2.19 H-8 74.4 150 2 584 2.82 1.02 H-9 75.0 150 2 494 2.29 2.37 
下载: 导出CSV
表 2 横波波速与饱和度回归方程拟合结果
Table 2 Fitting results of S-wave velocity and saturation regression equation
回归模型 编号 50 kHz回归方程 R2 100 kHz回归方程 R2 200 kHz回归方程 R2 多项式 H-2 Vs=3.77×10-3Sr3-0.58Sr2+3.1Sr+2 259 0.969 Vs= 3.8×10-3Sr3-0.57Sr2+2.38Sr+2 359 0.980 Vs=4.05×10-3Sr3-0.61Sr2+2.7Sr+2 396 0.981 指数 Vs=e7.7-0.02Sr-9.1×10-5Sr2 0.954 Vs=e7.7-0.03Sr-9.1×10-5Sr2 0.950 Vs=e7.8-0.03Sr-7.5×10-5Sr2 0.941 线性 Vs=2 351-15.54Sr 0.945 Vs=2 434-15.71Sr 0.950 Vs=2 467-15.25Sr 0.946 幂函数 Vs =20 345（1+ Sr）-0.14 0.597 Vs =2 608（1+ Sr）-0.17 0.582 Vs =2 628（1+ Sr）-0.16 0.590 多项式 H-8 Vs=3.38×10-3Sr3-0.5Sr +2.89Sr +2 502 0.954 Vs= 3.36×10-3Sr3-0.5Sr2+2.27Sr+2 623 0.960 Vs=3.4×10-3Sr3-0.5 Sr2+2.9Sr+2 502 0.953 指数 Vs=e7.9-0.05Sr-2.9×10-5Sr2 0.936 Vs=e7.9-0.05Sr-3.5×10-5Sr2 0.946 Vs=e7.8-0.05Sr-3.8×10-5Sr2 0.935 线性 Vs =2 797-14.5Sr 0.951 Vs= 2 640-14.9Sr 0.959 Vs=2 759-14.7Sr 0.952 幂函数 Vs =2 797（1+ Sr）-0.11 0.623 Vs =2 774（1+ Sr）-0.14 0.609 Vs=2 650（1+ Sr）-0.1 0.597 多项式 H-9 Vs=2.79×10-3Sr3-0.41Sr2+3.3Sr+1 967 0.857 Vs= 2.26×10-3Sr3-0.39Sr2+2.44Sr+2 204 0.857 Vs=2.75×10-3Sr3-0.41Sr2+2.98Sr+2 104 0.874 指数 Vs=e7.6-0.04Sr-3.7×10-5Sr2 0.912 Vs=e7.7-0.04Sr-3.4×10-5Sr2 0.821 Vs=e7.7-0.04Sr-3.5×10-5Sr2 0.807 线性 Vs=1 988-10.97Sr 0.891 Vs= 2 044-10.97Sr 0.849 Vs=2 130-11.42Sr 0.870 幂函数 Vs =2 011（1+ Sr）-0.12 0.559 Vs =2 068（1+ Sr）-0.11 0.565 Vs =2 152（1+ Sr）-0.11 0.546
下载: 导出CSV
表 3 入射频率50 kHz横波波速拟合参数
Table 3 Fitting parameters of incident frequency 50 kHz shear wave velocity
编号 a b c d R2 H-4 0.002 13 -0.34 2.93 2 338 0.972 2 H-5 0.003 77 -0.58 3.10 2 259 0.968 7 H-6 0.002 56 -0.44 3.12 1 935 0.915 4 H-7 0.002 94 -0.48 2.97 2 015 0.894 3 H-8 0.003 38 -0.50 2.89 2 502 0.942 9 H-9 0.002 79 -0.41 3.30 1 967 0.857 0
下载: 导出CSV
表 4 入射频率100 kHz横波波速拟合参数
Table 4 Fitting parameters of incident frequency 100 kHz shear wave velocity
编号a b c d R2 H-4 0.002 39 -0.38 2.29 2 450 0.983 7 H-5 0.003 8 -0.57 2.38 2 359 0.980 0 H-6 0.002 44 -0.40 2.33 2 010 0.942 2 H-7 0.003 29 -0.53 2.31 2 060 0.869 2 H-8 0.003 36 -0.50 2.27 2 623 0.960 3 H-9 0.002 62 -0.39 2.44 2 024 0.857 1
下载: 导出CSV
表 5 入射频率200 kHz横波波速拟合参数
Table 5 Fitting parameters of incident frequency 200 kHz shear wave velocity
编号a b c d R2 H-4 0.003 01 -0.46 2.46 2 514 0.980 5 H-5 0.004 05 -0.61 2.70 2 396 0.980 6 H-6 0.002 13 -0.33 2.51 2 065 0.963 6 H-7 0.003 26 -0.50 2.50 2 123 0.907 8 H-8 0.003 53 -0.53 2.35 2 741 0.952 9 H-9 0.002 75 -0.41 2.98 2 104 0.824 0
下载: 导出CSV
表 6 不同饱和度和频率与波速变化的曲线斜率
Table 6 Curve slope of different saturation and frequency versus wave velocity
波速与频率状况 干燥 饱和 50 kHz 100 kHz 200 kHz 斜率 8.56 13.23 57.52 59.79 56.91
下载: 导出CSV
表 7 入射频率50 kHz幅值衰减系数拟合曲线参数
Table 7 Fitting curve parameters of amplitude attenuation coefficient of incident frequency 50 kHz
编号 a b c d R2 H-4 2.61×10-5 -0.003 91 0.199 9.02 0.994 4 H-5 2.02×10-5 -0.002 74 0.140 10.19 0.988 0 H-6 2.10×10-5 -0.003 26 0.170 12.50 0.997 7 H-7 1.09×10-5 -0.001 63 0.198 10.89 0.974 4 H-8 2.00×10-5 -0.002 35 0.201 8.64 0.990 9 H-9 2.67×10-5 -0.003 28 0.136 11.34 0.991 7
下载: 导出CSV
表 8 入射频率100 kHz幅值衰减系数拟合曲线参数
Table 8 Fitting curve parameters of amplitude attenuation coefficient of incident frequency 100 kHz
编号 a b c d R2 H-4 2.81×10-5 -0.004 03 0.209 9.92 0.999 7 H-5 2.34×10-5 -0.003 15 0.158 10.51 0.991 2 H-6 1.39×10-5 -0.002 41 0.205 13.64 0.995 1 H-7 9.04×10-6 -0.001 32 0.208 10.99 0.996 8 H-8 2.91×10-5 -0.002 51 0.213 9.23 0.999 8 H-9 2.44×10-5 -0.003 15 0.147 11.68 0.996 7
下载: 导出CSV
表 9 入射频率200 kHz幅值衰减系数拟合曲线参数
Table 9 Fitting curve parameters of amplitude attenuation coefficient of incident frequency 200 kHz
编号 a b c d R2 H-4 2.84×10-5 -0.003 99 0.201 10.26 0.993 2 H-5 2.19×10-5 -0.002 97 0.155 11.02 0.974 4 H-6 1.31×10-5 -0.002 21 0.158 13.79 0.952 9 H-7 7.65×10-6 -0.001 19 0.167 11.59 0.951 2 H-8 1.79×10-5 -0.002 25 0.202 9.65 0.980 5 H-9 2.56×10-5 -0.003 28 0.141 11.91 0.990 3
下载: 导出CSV
表 10 不同饱和度和频率与幅值衰减系数变化的曲线斜率
Table 10 Curve slope of saturation and variation of frequency and amplitude attenuation coefficient
衰减系数与频率状况 干燥 饱和 50 kHz 100 kHz 200 kHz 斜率 8.56 13.23 32.94 33.77 32.89
下载: 导出CSV
-
[1] 金解放,余雄,钟依禄.不同含水率红砂岩冲击过程中的能量耗散特性[J].有色金属科学与工程,2021,12(5):69-80. [2] CUI L Y, HUANG J J, WU X, et al. The control of the formation of karst collapse through the ancient Yellow River Fault zone in Xuzhou, China[J]. Carbonates and Evaporites,2019,34(1)：1-10.
[3] 王海.基于遥感技术的土地盐碱化反演及地下水对土地盐碱化的影响研究[D]. 乌鲁木齐：新疆大学,2021. [4] 金乐文,王琛,梁发云.城市滨海软土地区深层地下空间开发现状及工程问题[J].岩土工程学报,2021,43(增刊2):178-183. [5] 刘洪兴,谢志华,赵奎.某铜矿不同水泥标号的分级尾砂胶结充填体力学试验研究[J].有色金属科学与工程,2011,2(3):55-57. [6] WU H Z, ZHU W, HE T M, et al. Application of coded excitation signals for measurement of rock ultrasonic Wave Velocity[J]. Pure and Applied Geophysics,2020,177(1)：487-496.
[7] 金解放,廖占象,杨益,等. 冲击荷载对具有轴向静应力红砂岩应力波传播速度的影响特性[J]. 有色金属科学与工程, 2023,14(1)：107-117. [8] 晏先震, 白海波,翟明磊．不同层理倾角页岩的超声波传播特性研究[J].地下空间与工程学报,2021,17(增刊2):552-559. [9] 赵奎,钟赣平, 谢良. 声波透射法分析桩身混凝土质量的相对强弱指标法[J]. 有色金属科学与工程,2011,2(2):52-56. [10] 赵修成,赵晓彦,郭佳奇. 断续节理岩体声学力学特性试验研究[J].岩石力学与工程学报, 2020,39(7):1408-1419. [11] 黄志辉,卢春燕,沈国华,等.单轴加载条件下砂岩声发射特性分析[J].有色金属科学与工程,2014,5(1):91-94. [12] 李楠,张新,王达轩,等.煤样吸水全过程纵波波速变化规律及波形特征实验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2017,36(8):1921-1929. [13] 范翔宇,段美恒,张千贵,等.页岩层理与含水率对声波传播影响的实验研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版),2017,39(2):53-61. [14] 邓华锋,原先凡,李建林,等.饱水度对砂岩纵波波速及强度影响的试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2013,32(8):1625-1631. [15] 张明明,梁利喜,刘向君.碳酸盐岩不同含水饱和度对声波传播特性影响[J]. 测井技术,2017,41(1):1004-1338. [16] 陈超,楼章华,金爱民.饱和水与干燥碳酸盐岩声波各向异性研究[J]. 岩性油气藏,2017,29(4):131-137. [17] 陈旭,俞缙,李宏,等.不同岩性及含水率的岩石声波传播规律试验研究[J]. 岩土力学,2013,34(9):2527-2533. [18] 张天军,张磊,李树刚,等.含水含孔试样破坏的波速及功率谱密度特征[J]. 煤炭学报,2018,43(12):3387-3394. [19] 夏冬,常宏,卢宏建,等.浸水时间对饱水岩石纵波波速影响的试验研究[J]. 矿业研究与开发,2016,36(1):68-71. [20] 杨为民,宋杰,刘斌,等.饱水过程中类岩石材料波速和电阻率变化规律及其相互关系试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2015,34(4):703-712. [21] 白佳佳.富有机质页岩声电性质实验研究[D]. 成都：西南石油大学,2017. [22] FAN B J, ZHAO F J, ZHANG Z T, et al. Experimental study on the disintegration properties of red sandstone[J]. Geotechnical and Geological Engineering,2022,40(4)：2077-2089.
[23] WEI L, ZOU J F, AN W. Solution for a circular tunnel in strain-softening rock with seepage forces[J]. Geomechanics and Engineering,2020,22(6)：553-564.
[24] 刘志芳,李小双.裂隙岩体破裂演化研究进展[J].有色金属科学与工程,2020,11(4):77-81. [25] 朱杰兵.长江科学院主持修订的《水利水电工程岩石试验规程》(SL/T 264-2020)颁布实施[J]. 长江科学院院报,2020,37(5):2. -
期刊类型引用(7)
1. 范璐平，张情，张所为，陈哲. 水系锌离子电池中锌负极表面涂层的研究进展. 山东化工. 2025(05): 159-161 . 
百度学术
2. 蒋瑞，陈泰强. 锌离子化海泡石涂层锌负极的制备与性能. 广州化学. 2024(01): 49-55 . 百度学术
3. 蔡志勇，文璟，王日初，彭超群. 增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用. 有色金属科学与工程. 2024(02): 237-255 . 本站查看
4. 徐杰，阮挺婷，马全新，孙蓉，路胜利. 水系锌离子电池负极改性策略研究进展. 有色金属科学与工程. 2024(04): 513-526 . 本站查看
5. 周飞. 船用高比表面积二氧化钛核复合光催化材料研究. 舰船科学技术. 2023(12): 47-50 . 百度学术
6. 李尚颖，王春源，卫文飞，汪洋. 凹凸棒石包覆的锌电极的制备及其对电池性能的影响. 硅酸盐学报. 2023(10): 2617-2625 . 百度学术
7. 范敏敏，罗成玲，薛裕华. 水系锌电池Se@Zn负极的制备及性能. 广州化学. 2023(06): 36-39 . 百度学术
其他类型引用(7)
计量
- 文章访问数: 71
- HTML全文浏览量: 8
- PDF下载量: 7
- 被引次数: 14
