钙质沉积物天然胶结结构的室内模拟方法研究

海洋钙质沉积物存在天然胶结作用,胶结程度对其力学性质具有重要影响。因天然钙质沉积物的胶结结构具有极大的不均匀性及胶结强度低等特点,使得获取原状试样难度大,加之距大陆遥远,取样成本高,从而限制了对其物理力学特性的研究进程。因此实验室快速制备胶结试样成为有效的解决办法,分别采用物理、化学及生物主导的试验方法开展胶结试样的制备研究,发现微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced carbonate precipitation,简称MICP)和脲酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme induced carbonate precipitation,简称EICP)可以促进碳酸钙晶体产生,从而生成类似天然胶结的人工胶结试样。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,简称SEM)、X射线计算机断层扫描(computed tomography scanned by X-ray,简称X-CT)和无侧限抗压试验,发现生物主导法得到的人工胶结物的矿物成分和晶体形貌均与天然胶结钙质沉积物相同,胶结试样峰值无侧限抗压强度能够达到天然弱胶结钙质沉积物的水平,通过X-CT分析建立了胶结时间-孔隙率-胶结度-力学特性之间的定量关系,从而将上千万年的天然胶结过程缩短到实验室可重现的时间尺度,该方法将对深入研究天然胶结钙质砂及礁灰岩等的形成机制具有重要的科学价值。然而,人工胶结试样目前还存在胶结度不均匀性、无法模拟白云岩化过程等不足。