Method Article

Distribuzione delle sollecitazioni durante la compressione a freddo di rocce e inerti minerali mediante diffrazione di raggi x di sincrotrone-basato

DOI:

10.3791/57555

May 20th, 2018

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Segnaliamo le procedure dettagliate per esperimenti di compressione sulle rocce e inerti minerali all'interno di un apparato di deformazione multi-incudine accoppiato con x-radiazione di sincrotrone. Tali esperimenti consentono di quantificazione della distribuzione dello stress all'interno di campioni, che in ultima analisi, getta luce sui processi di compattazione in geomateriali.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Segnaliamo le procedure dettagliate per l'esecuzione di esperimenti di compressione sulle rocce e inerti minerali all'interno di un apparato di deformazione multi-incudine (D-DIA) accoppiato con x-radiazione di sincrotrone. Un assembly di esempio a forma di cubo è preparato e compresso, a temperatura ambiente, da un insieme di quattro incudini di diamante sinterizzato trasparente ai raggi x e due incudini di carburo di tungsteno, in laterale e i piani verticali, rispettivamente. Tutti i sei incudini sono ospitati all'interno di una pressa idraulica 250 tonnellate e guidati verso l'interno contemporaneamente da due blocchi di guida incastrato. Un fascio di raggi x dispersivo di energia orizzontale è proiettato attraverso e diffratte da parte dell'Assemblea di campione. Il fascio è comunemente nella modalità di bianchi o monocromatico raggi x. Nel caso di bianco ai raggi x, diffrazione raggi x vengono rilevati da una matrice di rivelatore a stato solido che raccoglie il pattern di diffrazione dispersiva di energia risultante. Nel caso di raggi x monocromatici, il pattern di diffrazione viene registrato mediante un rivelatore di bidimensionale (2D), come una piastra di imaging o un rivelatore di charge coupled device (CCD). I 2-D di diffrazione sono analizzati per derivare i giochi della grata. Le deformazioni elastiche del campione sono derivati dalla spaziatura atomico grata all'interno di grani. La sollecitazione viene quindi calcolata utilizzando il modulo elastico predeterminato e la deformazione elastica. Inoltre, la distribuzione delle sollecitazioni in due dimensioni consentono comprendere come lo stress è distribuito in diversi orientamenti. Inoltre, uno scintillatore nel percorso dei raggi x produce una luce visibile l'immagine dell'ambiente del campione, che permette per la misura precisa della variazione di lunghezza del campione durante l'esperimento, producendo una misura diretta della deformazione di volume sul campione. Questo tipo di esperimento può quantificare la distribuzione delle sollecitazioni all'interno di geomateriali, che in definitiva possono far luce sul meccanismo responsabile per la compattazione. Tale conoscenza ha il potenziale per migliorare significativamente la nostra comprensione dei processi chiave nella meccanica delle rocce, ingegneria geotecnica, minerali fisica e scienza dei materiali applicazioni dove compactive processi sono importanti.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La spiegazione razionale dietro il metodo presentato in questo articolo è quello di quantificare la distribuzione delle sollecitazioni all'interno di rock e campioni aggregati di minerali durante la compressione e successiva compattazione. Comprendere la compattazione nelle rocce e inerti minerali è di grande importanza per serbatoio e8,17,18,19,20,28 di ingegneria geotecnica ,

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. preparazione del campione

  1. Scegliere il campione di prova e/o di riferimento; può trattarsi di un nucleo di roccia (punto 1.2) o un aggregato minerale (punto 1.3), a seconda della messa a fuoco dello studio sperimentale.
    Nota: Il seguente metodo certamente non è l'unico modo per preparare campioni di buona qualità (ad es., altre macchine possono essere utilizzate). Tuttavia, la preparazione del campione adottata nel presente studio è completamente illustrata per raggiungere l'obiettivo di accurata replica.
  2. Campioni di carote di roccia
    1. Ha visto una piccola lastra rettangolare da un più grande blocco di rocci....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vi mostriamo un esempio di risultato rappresentativo da un esperimento XRD (esperimento SIO2_55) eseguito la stampa multi-incudine 6BM-B su un composto quarzo aggregazione5,6 e novaculite core campione6. Le granulometrie del quarzo aggregato ed novaculite sono ~ 4 µm e ~ 6-9 µm, rispettivamente5,6. Selezionato diffrazione spettri raccolti durante qu.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vi presentiamo la procedura dettagliata per compiere esperimenti XRD utilizzando la cella multi-incudine a 6-BM-B. Forse le operazioni più critiche e ancora più impegnative, nel protocollo di cui sopra comportano ottimizzando la qualità del campione. Tale importanza sulla qualità del campione si applica a quasi tutte le rock ed esperimenti di deformazione minerale. In primo luogo, è fondamentale per la superficie finale dei nuclei roccia ad essere piatta, con entrambe le estremità parallele tra loro e allo stesso tempo, .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gli autori non dichiarano alcun conflitto di interessi.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gli autori vorrebbero due revisori anonimi con gratitudine e rivedere JoVE senior editor Dr. Alisha DSouza per i loro preziosi commenti. Questa ricerca è stata eseguita 6-BM-B della Advanced Photon fonte (APS) all'Argonne National Laboratory. L'uso di questa struttura è stata sostenuta dal Consorzio per la ricerca di proprietà dei materiali in Scienze della terra (com) sotto un accordo cooperativo di National Science Foundation (NSF) orecchio 11-57758, 1661511 dell'orecchio e dell'Istituto di fisica di minerale, Stony Brook Università. Gli autori riconoscono NSF per finanziamenti per la ricerca per questo programma attraverso 1361463 orecchio, orecchio 1045629 e 11418....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Stazione di lavoro per trapano a colonna per stazione di lavoro con chiaveDremel220-01
Mandrino autoserrante MultiProDremel4486
Utensile rotante a velocità variabile Dremel4000-6/50
super piccolo - 2,5 mmDad's Rock ShopRefrigerante SDCD
NBKJK-A-NBK-000-020Liquido di macinazione concentrato US 5 gal / 20 L
pacchetto software commerciale e codici per il controllo dello strumento e l'acquisizione datiIDL EPICS e SPECinstallati sul computer presso la telecamera
CCDAllied VisionProsilica GTinstallato sulla linea di luce
Foretto diamantato beamline

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bjørlykke, K. Relationships between depositional environments, burial history and rock properties. Some principal aspects of diagenetic processes in sedimentary basins. Sedimentary Geology. , 1-14 (2014).
  2. Burnley, P. C., Zhang, D. Interpreting in situ X-ray diffraction data from high pressure deformation experiments using elastic-plastic self-consistent models: An experiment using quartz. J. Phys. Condens. Matter Solid Earth. 20 (28), 285201(2008....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Stress DistributionCold CompressionSynchrotron X Ray DiffractionMulti Anvil DeformationX Ray Transparent AnvilsEnergy Dispersive DiffractionLattice Spacing AnalysisElastic Strain CalculationVolume Strain MeasurementRock Mechanics

Related Articles