CN109142169B - 一种模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域，公开了一种模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法及系统；包括振荡器；振荡器的上方放置有振荡箱；振荡颗粒；将振荡颗粒按粒径分类的分级筛网；所述振荡箱侧壁底部设计有直径为2cm的用于模拟现实中流水作用的出水口。本发明选用的振荡箱在振荡过程中，所有颗粒与水随振荡箱整体运动，并且振荡箱的排水装置保证了振荡过程中的水体循环，这与自然界中波浪(湖浪)对沉积物的动力作用相吻合，故振荡作用可以为所有沉积颗粒在振荡箱中的运动提供动力，进而确定垂向粒序变化；同时设计时选用了适合室内的实验尺度、振荡频率及作用时间。

Description

一种模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法及系统

技术领域

本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域，尤其涉及一种模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法及系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：砂体或单砂层内碎屑颗粒在垂向上的变化称为粒度韵律或粒序，它受沉积环境和沉积作用的控制。粒序一般分为正粒序、反粒序、复合粒序和均质粒序四类。多个粒序层在垂向上叠置形成沉积旋回，沉积旋回在地层划分对比、确定沉积矿产的层位及其形成环境、分析沉积相和判断区域大地构造性质等方面具有重要作用。值得注意的是，垂向沉积旋回与垂向粒序的研究尺度与成因不同。沉积旋回是在大尺度上由海进/海退造成的多个岩层或砂体单元在垂向上的有序叠置形成。而沉积粒序是在小尺度上由水动力条件变化引起的单个岩层或砂体内沉积物粒度在垂向上的变化特点，故沉积旋回包含沉积粒序，例如反旋回中通常发育反粒序，为此，沉积学领域很多学者对此不做区分。在自然界中，在多向或双向水流淘洗作用下形成的滨岸滩坝与三角洲前缘河口坝砂体中常常发育反粒序。然而，露头、岩心、粒度概率图等方面的证据表明滨岸(海与湖)滩坝和沉积物供给停滞的三角洲前缘河口坝并不是由单向牵引流通过底载荷方式直接沉积，而是经过波浪(湖浪)的淘洗作用对前期沉积物的改造形成。为探究浪基面以上波浪(湖浪)的淘洗作用是否对该区域沉积物的反粒序形成有影响，沉积模拟实验应是最科学而有效的手段。目前沉积模拟实验中较为成熟的是水槽实验，但在探究粗粒沉积物在垂向上的粒序变化上，水槽实验存在以下几点弊端：①砾石具有粒度粗，需要较强搬运动力的特点，而水槽实验难以或无法提供足够的水动力条件；②水槽实验通常是由输水渠道提供单向水流，由于实验仪器的局限性，难以制造出往复的水流淘洗作用；③水槽实验旨在从平面上观察各沉积相的演化过程及特征，若想观测垂向上的现象，需中止实验并切剖面分析，会对实验结果造成影响，故其难以实时反映沉积物在垂向上的变化。

综上所述，现有技术存在的问题是：在粗粒沉积物在垂向上的粒序变化上，水槽实验存在砾石具有粒度粗，需要较强搬运动力；水槽实验难以或无法提供足够的水动力条件；水槽实验旨在从平面上观察各沉积相的演化过程及特征，若想观测垂向上的现象，需中止实验并切剖面分析，会对实验结果造成影响，故其难以实时反映沉积物在垂向上的变化。

解决上述技术问题的难度和意义：

基于上述问题，本实验采用振荡作用来模拟浅水环境下波浪的往复淘洗作用。由于实验中由外部动力提供振荡，解决了水槽实验无法提供搬运粗粒砾石的水动力的问题；振荡箱为透明亚力克材质，可在实验过程中实时观测沉积物在垂向上的变化；并且，该实验旨在研究沉积物垂向的粒度变化，弥补了水槽实验只能研究沉积物的平面展布的不足。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法及系统。

本发明是这样实现的，一种模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定系统，所述模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定系统包括振荡器；

振荡器的上方放置有振荡箱；振荡颗粒及将振荡颗粒按粒径分类的分级筛网；

振荡器上设计有固定装置，为四根可移动可锁定的圆轴，可从四个方向将放置于振荡器中的振荡箱固定。振荡器做频率可控的水平方向双向运动，放置于其中的振荡箱随之运动。调节振荡器的双向运动频率即可模拟浅水环境下不同频率的波浪作用。实验中始终应用3.5Hz的振荡频率，这是由于实验中应用控制变量法，变量为不同粒级颗粒的体积配比，其余的实验参数(如频率、时间等)保持恒定。并且，自然界中沉积物受波浪改造的时间与频率在不同地质背景下完全不同，无法确定，选择任何一种方案都不能说明其普适性的原理。故各组实验中均使用同样的振荡频率。

另外，由于沉积模拟实验是小尺度短周期内的研究，故在实验设计时选用了适合室内的实验尺度、振荡频率及作用时间。实验中选用3.5Hz的振荡频率明显高于自然界中波浪(湖浪)的淘洗频率，自然界中的沉积是一个漫长的过程，实验室无法模拟，因此，为缩短观察时间，采用提高频率的方式，在沉积模拟实验中是可行的。

所述振荡箱侧壁底部设计有直径为2cm的用于模拟现实中的流水作用的出水口。

进一步，所述振荡箱为25cm×25cm×50cm。

进一步，所述振荡器为HY-8A数显调速多用振荡器，振荡频率范围为0～4.2Hz。

进一步，所述分级筛网为孔径为3目、5目、16目的筛网。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定系统的模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法，所述模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法包括以下步骤：

步骤一，选用粒级不连续的0.5～1mm粗砂、2～4mm细砾石及8～16mm中砾石混合物的振荡颗粒；

步骤二，在设有排水系统的透明亚克力振荡箱中，放入六组总量相同但各组分体积比例不同的振荡颗粒混合物；

步骤三，设定振荡频率为3.5Hz、振荡时长为90min的实验条件，进行实验。

进一步，所述步骤三的实验过程中，向振荡箱中缓慢加水，确保水面始终高于沉积物表面8～10cm。

进一步，所述模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法的流体模型计算方法包括：

(1)流体阻力公式，对于低雷诺数流体，阻力遵从stokes定律，表示为：

f＝cvRη，；

其中，f为颗粒受到的阻力，v为流体的速度，R为流体中颗粒的半径，η为流体的粘滞系数，c为常数；对于高雷诺数流体，阻力表示为：

f＝cv²ρR²，；

其中，ρ为流体密度；

(2)大颗粒上升距离的计算

首先把小颗粒与水的混合物等效成低雷诺数流体，半径为R的大颗粒向上运动的初速度为v₀，上升了x距离后停止上升，用平均阻力代替瞬时阻力，由动能定理得：

解得：

再用高雷诺数流体模型计算：

解得：

相对粘滞系数可用A.Einstein公式：

式中，η_r-悬浮液的粘滞系数与纯液体同温度的粘滞系数之比；

S_v-以体积比计的固体浓度；

在低雷诺数流体模型中，大颗粒上升距离x随流体的粘滞系数η的增大而减小，η随η_r的增大而增大；在高雷诺数流体模型中，大颗粒上升距离x随流体密度ρ的增大而减小；所以随流体中小颗粒数量的增多，大颗粒向上运动的距离减小，与上述实验现象相符合；当细粒物质含量较高时，会阻碍粗粒物质向上迁移，减弱反粒序趋势。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明选用的振荡箱在振荡过程中，所有颗粒与水随振荡箱整体运动，并且振荡箱的排水装置保证了振荡过程中的水体循环，这与自然界中波浪(湖浪)对沉积物的动力作用相吻合，故振荡作用可以为所有沉积颗粒在振荡箱中的运动提供动力，进而确定垂向粒序变化；同时设计时选用了适合室内的实验尺度、振荡频率及作用时间；本发明模拟波浪(湖浪)持续性的往复淘洗作用，在动力可控的振荡环境下砂砾石的沉积过程与堆集方式，直观地反映沉积物粒序在垂向上随时间的变化，弥补了水槽实验的不足。

附图说明

图1是本发明实施例提供的模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的随振荡时间的层厚变化(实验1均匀组)图；

图4是本发明实施例提供的沉积物顶面颗粒分布情况(白色虚线内为细砾)图；

图5是本发明实施例提供的几何填空机制图；

图6是本发明实施例提供的对流机制下颗粒在垂向上的运动轨迹图；

图7是本发明实施例提供的中、细砾在中部首次出露图；

图8是本发明实施例提供的中砾石运动轨迹示意图；

图中：1、振荡器；2、振荡箱；3、振荡物质；4、分级筛网；5、出水口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明旨在解决在粗粒沉积物在垂向上的粒序变化上，水槽实验存在砾石具有粒度粗，需要较强搬运动力；水槽实验难以或无法提供足够的水动力条件，至今未见报导；水槽实验难以制造出来回水淘洗作用；从沉积体系的平面展布入手，分析沉积特征，难以直观地反映沉积物粒序在垂向上随时间的变化问题；本发明模拟波浪(湖浪)持续性的往复淘洗作用，在动力可控的振荡环境下砂砾石的沉积过程与堆集方式，直观地反映沉积物粒序在垂向上随时间的变化，弥补了水槽实验的不足。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定系统包括振荡器1，振荡器1的上方放置有振荡箱2；与振荡箱2相对应设有分级筛网4和振荡物质3。

振荡箱2侧壁底部设计有直径为2cm的用于模拟现实中的流水作用的出水口5。

作为本发明的优选实施例，振荡箱2规格为25cm×25cm×50cm。

作为本发明的优选实施例，振荡器1为HY-8A数显调速多用振荡器，振荡频率范围为0～4.2Hz。

作为本发明的优选实施例，分级筛网4为孔径为3目(8mm)、5目(5mm)、16目(1.25mm)的筛网。

如图2所示，本发明实施例提供的模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法包括以下步骤：

S101：选用粒级不连续的0.5～1mm粗砂、2～4mm细砾石及8～16mm中砾石混合物的振荡颗粒；

S102：在设有排水系统的透明亚克力振荡箱中，放入六组总量相同但各组分体积比例不同的振荡颗粒混合物；

S103：设定振荡频率为3.5Hz、振荡时长为90min的实验条件，进行实验。

作为本发明的优选实施例，所述103的实验过程中，向振荡箱中缓慢加水，确保水面始终高于沉积物表面8～10cm。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例1；

1、实验装置与实验方案

1)、模拟装置与观测手段

由于砾石水槽实验难以实现，故采用振荡作用来模拟现实中的沉积动力，据此设置了沉积模拟装置，如图1所示。装置与实验材料包括振荡箱、振荡器、振荡物质和分级筛网四个部分。振荡箱规格为25cm×25cm×50cm，为模拟现实中的流水作用，在振荡箱侧壁底部设计直径为2cm的出水口。振荡器采用HY-8A数显调速多用振荡器，其振荡频率范围为0～4.2Hz。实验采用孔径为3目(8mm)、5目(5mm)、16目(1.25mm)的筛网对振荡物质的粒径区间进行分级限制。在振荡时间为0min、30min、60min、90min时对振荡箱侧面和顶面的瞬时现象拍照记录。

2)、实验方案

为能清晰直观地观察粒序变化情况，振荡颗粒选用粒级不连续的0.5～1mm粗砂、2～4mm细砾石及8～16mm中砾石混合物，在设有排水系统的透明亚克力振荡箱中，放入六组总量相同但各组分体积比例不同的振荡颗粒混合物，在振荡频率为3.5Hz，振荡时长为90min的条件下进行实验(表1)。在实验过程中向振荡箱中缓慢加水，确保水面始终高于沉积物表面8～10cm。每组实验的振荡颗粒分为两种初始放置状态，一种为粗粒在下细粒在上的分层放置，另一种为将各粒径颗粒混合的均匀放置。

3)、实验可行性分析

振荡箱在振荡过程中，所有颗粒与水随振荡箱整体运动，并且振荡箱的排水装置保证了振荡过程中的水体循环，这与自然界中波浪(湖浪)对沉积物的动力作用相吻合，故振荡作用可以为所有沉积颗粒在振荡箱中的运动提供动力，进而研究垂向粒序变化。但是，由于沉积模拟实验是小尺度短周期内开展的指向性研究，故在实验设计时选用了适合室内的实验尺度、振荡频率及作用时间。例如，实验中选用3.5Hz的振荡频率明显高于自然界中波浪(湖浪)的淘洗频率，但为缩短观察时间，采用提高频率的方式，在沉积模拟实验中是可行的。

2、实验现象描述与分析

1)、现象描述

在分层组中，实验1、2、4中的中砾石可从底部搬运至顶部，实验3、5中的细砾石搬运至顶部，实验6中的中砾石和细砾石虽不能搬运至顶部，但相对于初始状态也向上搬运了一段距离。在均匀组中，各实验中的中砾石和细砾石均能搬运至顶部，但实验1、2、4中搬运至顶部的中砾石较多，其他实验组中的中砾石只是零星出露(表2、表3)，通过对实验现象的观察与分析，可得到如下结论：

(1)观察各组实验现象可发现，无论是初始状态呈正粒序的分层组，还是初始状态呈块状堆积的均匀组，经历时长为90分钟的振荡后，各垂向序列均表现出反粒序趋势，由此推测振荡作用可影响沉积物的堆积方式，使沉积物趋向于反粒序堆积。另外，同一组颗粒的空间分布会随着振荡时间的不同发生变化，随着振荡时间的增加粗粒物质向上迁移，在垂向序列上表现为处于上部的粗粒部分逐渐加厚，下部的细粒部分逐渐减薄(图3)。

(2)随着各组实验中沉积物配比的变化，沉积物顶面各粒径颗粒的出露情况有所变化。在分层组中，实验1、2中沉积物顶面仅分布中砾石，实验4的顶面中砾石、细砾石和粗砂均有分布，实验3、5顶面主要为细砾石，粗砂零星分布，实验6顶面仅分布粗砂。在均匀组中，实验1、2中沉积物顶面仅分布中砾石，其余各实验顶面中均有中砾石、细砾石和粗砂分布，但实验4顶面中砾石分布范围较大，实验6顶面细砾石分布范围较大(图5)。中砾体积百分数：1-60％；2-40％；3-20％；4-40％；5-20％；6-20％；细砾体积百分数：1-20％；2-40％；3-60％；4-20％；5-40％；6-20％；粗砂体积百分数：1-20％；2-20％；3-20％；4-40％；5-40％；6-60％。由以上现象说明，在沉积物配比相同时，均匀组顶部出露颗粒的粒度普遍粗于分层组。在沉积物配比不同时，本实验背景下，分层组中的中砾石体积百分数大于40％时才可在顶部出露，粗砂的体积百分数大于60％时顶部仅有粗砂出露；均匀组中各个顶面均有中砾石出露，但随其体积百分数降低出露数量减少，尤其当粗砂含量较高时出露最少。由以上现象可以推断，当振荡能量恒定时，粗粒物质向上迁移的能力有限，上覆物质粒度越细含量越多对其上迁的能力限制越大，甚至无法迁移至顶部。

2)、流体模型近似计算

在振动的颗粒混合物中，颗粒之间的非弹性碰撞不断消耗动能，相当于颗粒之间存在粘滞阻力，这种性质使振动的颗粒物质与流体相类似。在考虑振荡箱中颗粒的运动时，可以把小颗粒和孔隙流体组成的整体作为参考物，仅考虑振荡过程中大颗粒向上运动穿越小颗粒的过程。在此过程中，将彼此间有粘滞阻力作用的小颗粒和水的整体看成是流体，运用流体动力学理论对大颗粒上升距离做近似计算。

(1)流体阻力公式

对于运动的流体来说，雷诺数是其惯性力与粘性力比值的度量，不同流体的雷诺数不同，流动的流体对在其中静止的物体有阻力的作用。对于低雷诺数流体，阻力遵从stokes定律，表示为：

f＝cvRη，

其中，f为颗粒受到的阻力，v为流体的速度，R为流体中颗粒的半径，η为流体的粘滞系数，c为常数。对于高雷诺数流体，其阻力表示为：

f＝cv²ρR²，

其中，ρ为流体密度。

(2)大颗粒上升距离的近似计算

首先把小颗粒与水的混合物等效成低雷诺数流体，考虑大颗粒的向上移动过程。设半径为R的大颗粒向上运动的初速度为v₀，由于重力和流体阻力的作用，上升了x距离后停止上升，并且用平均阻力代替瞬时阻力，由动能定理得：

解得：

再用高雷诺数流体模型做近似计算：

解得：

假定大颗粒是无粘性的球形颗粒，且粒径均匀一致，固相比小，即颗粒之间距离很大，颗粒之间无相互影响的条件下，其相对粘滞系数可用A.Einstein公式：

式中，η_r-悬浮液的粘滞系数与纯液体同温度的粘滞系数之比；

S_v-以体积比计的固体浓度。

由上式可得，在低雷诺数流体模型中，大颗粒上升距离x随流体的粘滞系数η的增大而减小，η随η_r的增大而增大。在高雷诺数流体模型中，大颗粒上升距离x随流体密度ρ的增大而减小。所以随流体中小颗粒数量的增多，大颗粒向上运动的距离减小，与上述实验现象相符合。即当细粒物质含量较高时，会阻碍粗粒物质向上迁移，从而减弱反粒序趋势。表4为各实验组相对粘滞系数。

3、沉积动力学

振荡作用产生的分层现象在物理学上称为“巴西果”效应，与物理实验不同的是，为充分模拟现实沉积环境故将不同直径的球形颗粒换为不同粒径大小的砂砾石，并在振荡过程中加入流体。在流体的参与下，接触颗粒间形成液桥，使得颗粒在运动过程中除了自身重力和颗粒间法向及切向碰撞接触力外，还受到液桥力作用。液桥力的存在和颗粒形状不规则对实验的影响表现在增强了抗剪切能力、抗扭转能力、剪胀特性及自锁性。上述性质的改变仅仅使得不同粒径的颗粒不易分离，并不影响振荡过程中颗粒运动的动力学机制。

1)、三种动力学机制的提出

(1)几何填空机制

初始时各粒径颗粒均呈紧密堆积态，振荡开始后颗粒相互碰撞，由于粗粒物质的质量相对较大，受到颗粒间的相互碰撞后所具有的惯性较大，表现为受到碰撞后的位移较大。所以在振荡开始后粗粒物质呈松散态，成堆所需要的支持力消失，出现空隙，位于其上部的小颗粒快速渗漏充填空隙，故大颗粒朝着表面向上运动，在垂向上呈现出粗粒物质在上细粒物质在下的反粒序排列(图5)。

(2)动能差异机制

在振荡过程中，颗粒始终保持运动状态。颗粒运动是造成分离的动力来源，不同粒径颗粒在相互碰撞中完成分离。追踪处于振荡箱中不同位置的颗粒可得，大颗粒在较短时间内便移动到沉积物表面，随后基本保持稳定，颗粒的位置基本不再变化，只是随着整体的振动而蠕动。小颗粒同样在较短时间内便移动到沉积物底部，但其运动状态却非常不稳定，在分离基本完成后小颗粒的位置仍然保持大幅度的变化，在沉积物底部一定范围内做周期性的上下移动，正是这种力量能够不断地将停留在小颗粒群内的大颗粒推到床层的上部，最终达到分离的效果。在颗粒动能方面，大颗粒的平均动能在分层结束后迅速减小，而小颗粒在分层结束后的很长时间内仍然活跃，具有较高的平均动能，正是大小颗粒的动能差异使得颗粒分离。

(3)对流机制

在振荡箱左右振荡过程中，由于颗粒系统的惯性，颗粒向振荡箱左右两侧汇聚、压紧，振荡箱中部颗粒相对松散，营造出振荡箱两侧区域为压力高位，中间区域为压力低位的环境。在垂向上，越靠近底部的颗粒受到来自上覆颗粒的压力越大，在水平方向上，越靠近振荡箱左右两侧颗粒所受压力越大，颗粒具有向压力低区运动的趋势，即向振荡箱中部及上部运动。

在此动力驱动下，体系中形成对流(图6)，将大颗粒随中间区域向上运动到沉积物顶部，随后在振荡作用下向振荡箱两侧聚集，因尺寸较大而不能沿边缘向下运动到底部。多次对流作用之后，在垂向上出现大颗粒在顶部聚集小颗粒在底部聚集的反粒序排列。

2)、理论与实验拟合

对于振荡作用造成的沉积物反粒序排列，在理论上提出了几何填空机制、动能差异机制及对流机制。在实验过程中，发现实际和上述推测的理论之间有密不可分的关系，拟以实验2的分层组为例说明理论推理和实际现象之间的关系。

实验初始时振荡箱顶面为平整的粗砂层(图7A)。在频率为3.5Hz的振荡作用下，49s时顶面上出现第一颗中砾石。此刻，初始时同样覆于粗砂下的细砾石也在顶面出露(图7B)。并且出露的中砾石和细砾石均分布于振荡箱中部。

由上述现象可以推测实验中大颗粒向上迁移的动力学机制与对流机制较为符合，为了验证这一推测进行了下一步实验，记录一颗中砾石从出露到基本停止运动的运动轨迹(如图8)。中砾石从振荡箱中间部位出露并逐渐向边缘移动，直至贴近振荡箱右壁停止运动。这一现象进一步印证了之前的推断，即对流机制与该实验现象更为符合。

表1振荡实验参数

表2分层组振荡现象对比

表3均匀组振荡现象对比

表4各实验组相对粘滞系数

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法，其特征在于，所述模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法采用的模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定系统设置有：

振荡器；

振荡器的上方放置有振荡箱；振荡颗粒；将振荡颗粒按粒径分类的分级筛网；

所述振荡箱侧壁底部设计有直径为2cm的用于模拟现实中的流水作用的出水口；

所述振荡箱为25cm×25cm×50cm；

所述模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法包括以下步骤：

步骤一，选用粒级不连续的0.5～1mm粗砂、2～4mm细砾石及8～16mm中砾石的混合物作为实验中的振荡颗粒；

步骤二，在设有排水系统的透明亚克力振荡箱中，放入六组总量相同但各组分体积比例不同的振荡颗粒混合物；

步骤三，设定振荡频率为3.5Hz、振荡时长为90min的实验条件，向振荡箱中加水，确保水面始终高于沉积物表面8～10cm，进行实验；

所述模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法的流体模型计算方法包括：

（1）流体阻力公式，对于低雷诺数流体，阻力遵从stokes定律，表示为：

；

其中，

为颗粒受到的阻力，

为流体的速度，

为流体中颗粒的半径，

为流体的粘滞系数，

为常数；对于高雷诺数流体，阻力表示为：

；

其中，

为流体密度；

（2）大颗粒上升距离的计算

首先把小颗粒与水的混合物等效成低雷诺数流体，半径为

的大颗粒向上运动的初速度为

，上升了

距离后停止上升，用平均阻力代替瞬时阻力，由动能定理得：

；

其中，m指的是质量，解得：

；

再用高雷诺数流体模型计算：

；

解得：

；

相对粘滞系数采用A.Einstein公式：

；

；

式中，

-悬浮液的粘滞系数与纯液体同温度的粘滞系数之比；

-以体积比计的固体浓度；

指的是流体的初始粘滞系数，V是体积；在低雷诺数流体模型中，大颗粒上升距离

随流体的粘滞系数

的增大而减小，

随

的增大而增大；在高雷诺数流体模型中，大颗粒上升距离

随流体密度

的增大而减小；所以随流体中小颗粒数量的增多，大颗粒向上运动的距离减小，与上述实验现象相符合；当细粒物质含量较高时，会阻碍粗粒物质向上迁移，减弱反粒序趋势。

2.如权利要求1所述的模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法，其特征在于，所述振荡器为HY-8A数显调速多用振荡器，振荡频率范围为0～4.2Hz。

3.如权利要求1所述的模拟砂砾岩垂向粒序的振荡测定方法，其特征在于，所述分级筛网为孔径为3目、5目、16目的筛网。

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