为什么静岩压力梯度1 psi /英国《金融时报》吗?它来源于密度如何?

Question

为什么地面(地面还是?)梯度1 psi /英国《金融时报》吗?是来自g / cc如何?谢谢。

Answer 1

静岩压力可能大约23 kPa / m (1 psi /英尺)的年轻盆地主要由硅质碎屑的岩石,但它大大不同。压力密度的线性关系。让我们探索的关系,方差。

首先一些定义:

• 静岩压力——垂直压力由于岩石和流体的重量。
• 静水压力——由于流体的重量只有垂直压力。
• 破裂压力——岩石裂缝的压力。
• 孔隙压力——岩石的孔隙压力;通常接近静水。

在这个领域有很多术语-静岩压力有时被称为围压,上覆岩层压力、垂直压力,总压力,以及各种其他的事情。我没有听说过静地压力之前,一个快速的研究表明,有些人称之为压力由于岩石和流体“地面”,有人称之为“地面”,保留的静岩压力由于干燥的岩石。根据我的经验,它不支付对这些迂腐的不一致,你所能做的就是拼出你的意思。

我们会做一个快速的推导(这里有一个更全面的)。压力$ P $是单位面积上的力F美元,和牛顿告诉我们,F = ma,美元在m美元质量和加速度是一美元。因为我们感兴趣的垂直压力、加速度重力所以我们可以使用g美元。我们知道岩石规范化的质量与体积密度\ρ美元,我们感兴趣的一个深度d美元,所以:

$ $ $ $ P = \ρd g

单位是美元[\ mathrm{公斤/米}^ 3]\倍[\ mathrm {m}]时代\ [\ mathrm {m / s} ^ 2]美元或牛顿每平方米,N / m ^ 2美元,我们称之为帕斯卡,Pa,为了方便(10 kPa1.45 psi)。注意,在现实世界中密度随深度你需要积分。

因为压力随深度增加大约线性,它往往是方便谈论压力梯度通常表示在单位kPa / m,当然只是一条线的梯度pressure-depth情节,像下面的例子从一个虚构的海上。

23个kPa / m是从哪里来的呢?如果我们以沉积岩的近似平均密度为2300公斤/米^ 3美元,那么P = 2300美元\乘以g Pa /美元,约23个kPa(我们通常是圆的g - 10美元)。不同的矿物学,不同的疏密度,不同的液体——所有这些将改变静岩压力梯度。

Answer 2

表土/地面/地面压力(或压力)在给定深度垂直压力(或压力)是由于一列的岩石和流体的重量包含在上面的岩石中,深度。休息岩体的压力(这包括岩石的孔隙空间内的流体)在重力加速度有关岩石的质量密度公式,

$ ${1}\标签p (z) = p_o + \ int_0 ^ z \ρ(z) g \ dz $ $

p (z)是美元压力在深度z,美元p_o基准压力,美元\ρ(z)是美元吗体积密度岩体的岩石矩阵加上孔隙空间的质量)深度的函数,和g美元是重力加速度。

在这里看到的更全面的推导pressure-density-depth关系方程1所示。这个解释采用国际单位制,并提供一个梯度单位Pa / m。看到我的解释如何将国际标准单位转换成美国工程单位制,它使用psi /英国《金融时报》。

在这里看到的讨论为什么地静压力假定等于上覆岩层压力。

的假设1 psi /英国《金融时报》,岩石的体积密度会假定一个常数。计示压力将假定,因此p_o将美元0 psig自基准将选定的地球表面。一个恒定的体积密度可以认为如果岩石的颗粒密度矩阵,液态水密度在岩石的孔隙空间,和岩石的孔隙度值。体积密度可以估计,

$ $ \ rho_t = [\ rho_m \ *(1 - \φ)]+[φ\ rho_w \ * \], \ rho_m美元美元是谷物(矿物)的加权平均密度(砂岩和页岩= 2.65 g / cc), \ rho_w美元是孔隙水的加权平均密度(g / cc),和$ \φ是岩石孔隙度的加权平均。

1 psi /英国《金融时报》的价值,我们将假定\ rho_m = 2.65 g / cc,美元\ rho_w = 1.05 g / cc,美元和φ\ \大约21.457美元%。这将给美元的体积密度\ rho_t \大约2.306682美元的g / cc。

每克0.0022046 lb-mass,每立方英尺28316.85立方厘米。因而\ rho_t \大约2.306682 g / cc美元= 144磅/英尺^ 3美元。

用这个密度值方程提出了链接使用美国工程单位制,假设D = 1美元英国《金融时报》:

$ $ \压裂{p} {D} = \微分算符p = \压裂{(\ρg_c)} {144 g}, g_c美元美元的引力常数加速度(32.2英尺/秒^ 2)和g的单位转换因子是美元磅力(32.2美元\压裂{加快\英尺/秒^ 2}{磅力}$),你应该得到1 psi /英国《金融时报》。

Answer 3

水梯度是淡水0.43 psi /英国《金融时报》。水的密度时免费的溶解固体是1 g / cc。

知道这只是把表土密度乘以平均静压梯度。所以你问如何得到1 psi英国《金融时报》可以通过字面答案回1 psi /英尺除以0.43 psi /英国《金融时报》,给你2.33 g / cc覆岩的平均体积密度。

(2.33 g / cc) / (1 g / cc) * 0.43 psi /英尺= 1 psi /英国《金融时报》

单位取消上面和你剩下的答案寻找psi /英国《金融时报》。