砂岩力学性能试验研究
砂岩抗拉强度和断裂韧度测试方法研究
砂岩是一种广泛存在于地球地壳中的岩石类型，其在工程建设中具有重要的应用价值。
砂岩抗拉强度和断裂韧度是评价砂岩工程性能的重要指标，准确测定这些参数对于工程设计和施工具有重要意义。
本文将对砂岩抗拉强度和断裂韧度的测试方法进行研究，并探讨其影响因素和改进措施。
一、砂岩抗拉强度的测试方法1. 传统试验方法传统的砂岩抗拉强度测试方法包括拉伸试验、压缩试验和弯曲试验。
这些方法存在着试样制备困难、试验周期长、结果不够准确等问题，需要改进。
2. 先进试验方法近年来，随着科学技术的发展，一些先进的试验方法逐渐被引入到砂岩抗拉强度测试中，如应变测试、声发射测试等。
这些方法具有试验周期短、结果准确等优点，但仍需进一步研究和改进。
二、砂岩断裂韧度的测试方法1. 传统试验方法传统的砂岩断裂韧度测试方法包括缺口试验、冲击试验和割缝试验等。
这些方法存在着试样制备困难、试验过程复杂、结果不够准确等问题，需要改进。
2. 先进试验方法近年来，一些先进的试验方法逐渐被引入到砂岩断裂韧度测试中，如断裂韧度指数测试、动态试验等。
这些方法具有试验周期短、结果准确等优点，但仍需进一步研究和改进。
三、影响因素分析砂岩抗拉强度和断裂韧度受到多种因素的影响，包括砂岩的成分、结构、孔隙度、孔隙水压力等。
在进行测试时需要充分考虑这些因素，制定合理的试验方案，提高测试结果的准确性和可靠性。
四、改进措施针对砂岩抗拉强度和断裂韧度测试中存在的问题，需要采取一系列改进措施，包括优化试验方案、改进试验设备、完善试验标准等。
加强对砂岩力学性能研究的投入，推动砂岩抗拉强度和断裂韧度测试方法的改进和创新。
总结：砂岩抗拉强度和断裂韧度是评价砂岩工程性能的重要指标，准确测定这些参数对于工程设计和施工具有重要意义。
目前，砂岩抗拉强度和断裂韧度的测试方法仍存在一些问题，需要进一步研究和改进。
相信随着科学技术的不断发展和进步，砂岩抗拉强度和断裂韧度的测试方法将逐步得到完善，为工程建设提供更可靠的技术支撑。
《超临界CO2作用下砂岩力学特性与渗透性试验研究》
《超临界CO2作用下砂岩力学特性与渗透性试验研究》篇一一、引言随着环境保护意识的增强和可持续发展理念的普及，利用超临界CO2技术进行石油、天然气等资源的开采与储存成为了一个热门的研究领域。
在此背景下，砂岩作为重要的地质材料，其力学特性和渗透性在超临界CO2作用下的变化成为了亟待研究的问题。
本文旨在通过实验研究超临界CO2作用下砂岩的力学特性和渗透性变化，为相关工程实践提供理论依据。
二、文献综述前人对砂岩在各种条件下的力学特性和渗透性进行了大量研究，但对于超临界CO2作用下的研究尚不够深入。
砂岩的力学特性主要包括抗压强度、弹性模量、泊松比等，而渗透性则关系到流体在砂岩中的传输能力。
超临界CO2的注入会对砂岩的孔隙结构、矿物成分等产生影响，进而影响其力学特性和渗透性。
因此，研究超临界CO2作用下砂岩的力学特性和渗透性变化具有重要意义。
三、实验方法本实验采用超临界CO2注入设备，对砂岩样品进行不同时间、不同压力下的超临界CO2处理。
通过岩石力学实验设备测试处理前后砂岩的力学特性，包括抗压强度、弹性模量等；同时，利用渗透性测试设备测量处理前后砂岩的渗透性变化。
四、实验结果与分析1. 力学特性变化实验结果显示，在超临界CO2作用下，砂岩的抗压强度和弹性模量均有所降低。
随着处理时间的延长和压力的增大，降低幅度逐渐增大。
这可能是由于超临界CO2对砂岩的孔隙结构和矿物成分产生了影响，导致砂岩的力学性能下降。
2. 渗透性变化与力学特性相反，超临界CO2处理后，砂岩的渗透性有所提高。
这可能是由于超临界CO2能够溶解砂岩中的某些矿物成分，从而扩大孔隙，提高砂岩的渗透性。
此外，超临界CO2还能够改善砂岩表面的润湿性，进一步提高其渗透性。
五、结论本文通过实验研究了超临界CO2作用下砂岩的力学特性和渗透性变化。
结果表明，超临界CO2处理会导致砂岩的抗压强度和弹性模量降低，而渗透性有所提高。
这些变化对于相关工程实践具有重要意义。
高温作用后硅质砂岩力学性能试验
长石"14.6%）、云母"6. 2%）'高岭石"8.5%）和绿
泥石" 0.4%） ） 可以发现, 石英是硅质砂岩中 的 主要矿物成分,当温度从 26 y 升高到 800 y 时, 石英含量" 质量分数） 从 61.3%增加到 56.2%,增
第/期
&!试件制备及试验过程
&5&!试件制备过程 所用硅质砂岩取自四川省自贡市某岩石工程
施工现场, 按照国际岩石力学学会推荐尺寸*"0+ , 加工成直径60 mm,高100 aa的圆柱形试件,试 件两端的平整度控制在 0_02 AA 以内） 由于采 用湿法加工, 试样加工完成后, 在自然条件下晾 干,时间为一周,如图 1 所示）
ZGL\ZKDLJQL\JO\NIJOJLK2JGKNLM KOJGK]JLKZ
#5#!岩石波速与温度的关系 应用声波测试仪对热处理后岩石试件的纵波
波速进行 测试! 其 变化 规律如图 6 所示） 总体 上
岩石波速随温度的增加而减小! 其变化可以分为
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282" 年!!6 月 第 42 卷 !第 / 期
郑州大学学报"工学版# Journal of Zhengzhou University " Engineering Science)
文章编号#"35"‘3）//!282""8/‘88）5‘83
高温作用后硅质砂岩力学性能试验
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冻结裂隙砂岩的力学特性研究
修改稿返回日期：2020-01-06 基金项目：国家自然科学基金（51704142）. 作者简介：岳 鹏（1976-），男，高级工程师，主要从事隧道工程领域的研究工作，E-mail：2528001147@.
第 58 卷第 3 期 (总第 398 期) , 2021 年 6 月出版 163
-15
23.26 27.43 31.48 41.65
表 4 冻结 30°倾角裂隙砂岩强度
Table 4 Strength of frozen fractured sandstone with 30°
dip angle
温度
极限强度/MPa
（/ ℃）
0
2
4
8
-5
12.58 16.12 20.23 24.83
frozen sandstone with 30° dip angle
温度（/ ℃） 拟合方程 内摩擦角（/ °） 粘聚力/MPa
-5 y= 1.36x+12.15
8.77
5.22
-10 y = 1.43x+15.01
10.19
6.28
-15 y= 1.29x+17.06
7.47
7.48
表 10 45°倾角裂隙冻结砂岩内摩擦角和粘聚力
Vol.58, No.3 (Total No.398), Jun.2021
现代隧道技术
MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY
冻结裂隙砂岩的力学特性研究
图 1 加工试样 Fig.1 Processing samples
表 1 冻结无裂隙砂岩强度
Table 1 Strength of frozen fracture-free sandstone
石灰岩和砂岩高温力学特性的试验研究
图#
6-7 8 #
高温加热系统
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高温前后均测试 试 样 的 纵 波 波 速， 超 声 波 测 试 采 用 EF3’4 型 非 金 属 超 声 检 测 分 析 仪， 发射电压为 $&& G，采样周期为 & 8 ’ ! =，传感器与试样之间用黄油做耦合剂。 采用中国科学院 武 汉 岩 土 力 学 研 究 所 研 制 的 HFI3*$&J 型 伺 服 试 验 机 进 行 单 轴 压 缩 试 验，力行程控制方式加载，速率为 # KE+=； $ ,, 位 移 传 感 器 测 量 试 样 的 轴 向 位 移， *&&& KE 的力传感器测量试样的轴向荷载。
研究，总结出高温花岗岩力学性质的变化主要与其结构成分中矿物颗粒热膨胀效应发生热应
［ )"］力作用有关 ；朱合华等 !""’ 年对不同高温后 熔结 凝 灰 岩、 花 岗 岩 及 流 纹 状 凝 灰 角 砾 岩 的
力学性质进行了研究，分析比较了 * 种岩石峰值应力、峰值应变及弹性模量随温度的变 化规
［ ))］ ［ )!］ 律 ；苏承东等 !""( 年研究了粗砂岩高温后各力学参数的变化 ；谌伦 建等 !""# — !""( 年 ［ )* ， )+］ 研究了石灰岩和砂岩的膨胀特性和微观结构变化 。目前，这一方面的研究仍在多领域多
收稿日期： $%%&>%?>!# 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （ "%$@?%#A ， "%"@?%#@） 。 作者简介：秦本东 （ !&@@>） ，女，讲师，主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。 0>BCD8： EDFG:FH7FI J K;L 9 :HL 9 MF
干燥和饱和状态下砂岩力学特性试验研究
干燥和饱和状态下砂岩力学特性试验研究仇晶晶【摘要】To study the basic mechanical properties of rock and the influences of water to rock,the triaxial mechanics experiments,for both dry and saturated sandstones,were carried out by using three-axis servo instrument,to investigate mechanical properties of stressstraincurves,deformation,peak strength,and the final fracture of rocks.The experimental results show that,under the same confining pressure,the elastic modulus decreased by 9.24％ on average and the peak intensity decreased by 12.4％ on average from dry state to saturated state.The simulation results with Hoek-Brown strength criterion are better than Mohr-Coulomb criterion.Regardless of whether the sandstone is dry or saturated,the stress-strain curves have undergone the crack closure phase,the linear elastic phase,the stable crack propagation phase,and the unstable crack propagation phase.For the failure mode,with the increase of confining pressure,the sandstone gradually transitioned from splitting failure to shear failure.Under the condition of low confining pressure,the degree of fragmentation of the saturated sandstone is more obvious than that of the dry bined with the failure mode of the sandstone specimen,the nonlinearity of the strength was given a reasonable explanation.%为了研究岩石的基本力学特性及水对岩体的影响,利用岩石全自动三轴伺服仪,分别对干燥、饱和砂岩标准试样进行常规三轴压缩力学试验,探讨砂岩在不同荷载作用下的应力—应变曲线特征、变形、峰值强度及破坏形式等力学特性.试验结果表明,岩样从干燥状态到饱和状态,相同围压下,弹性模量平均下降了9.24％,峰值强度平均下降了12.4％.采用Hoek-Brown强度准则和Mohr-Coulomb强度准则分别对峰值强度进行模拟,模拟结果表明前者的模拟效果优于后者.干燥和饱和砂岩的应力—应变曲线均依次经历了裂纹闭合阶段、线弹性阶段、稳定裂纹扩展阶段、不稳定裂纹扩展阶段.随着围压的增加,干燥和饱和砂岩由劈裂破坏逐渐向剪切破坏过渡,并且在低围压条件下,饱和砂岩破碎程度比干燥砂岩更加明显.结合砂岩试样的破坏形式,对强度的非线性给出了合理解释.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P35-40)【关键词】砂岩;岩石力学;干燥砂岩;饱和状态;力学特性【作者】仇晶晶【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学岩土工程科学研究所,江苏南京210098;江苏省岩土工程技术工程研究中心(河海大学),江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TU458近年来，源于核能不断发展和对地下资源开采的迫切需求，岩石工程的规模越来越大，数量越来越多，并且越来越多的岩石工程逐渐向地下深处发展。
砂岩性质研究报告
砂岩性质研究报告
砂岩是一种由压实的砂粒组成的沉积岩石。
它由多种颗粒大小的砂粒以及一些细粒矿物质组成。
砂岩的性质可以根据其颗粒大小、粒度分布、矿物成分和结构来研究。
1. 颗粒大小和粒度分布：砂岩的颗粒大小可以从粗砂到细砂不等，一般来说，砂粒的粒度分布越均匀，砂岩的力学性质越好。
同时，砂岩颗粒大小的不同也会影响其孔隙结构和渗透性。
2. 矿物成分：砂岩的矿物成分对其性质有着重要的影响。
常见的矿物包括石英、长石、云母、斜长石等。
石英是最常见的砂岩矿物，具有良好的力学性质和耐侵蚀性。
其他矿物如长石和云母的含量和类型也会影响砂岩的性质。
3. 结构：砂岩的结构也是其性质研究的重要部分。
砂岩可以具有平行层理、交叉层理、结构折叠等不同的结构形式。
这些结构形式对砂岩的强度、透水性以及抗压性等性质都有影响。
4. 孔隙结构和渗透性：砂岩中的孔隙结构是指砂粒之间的空隙，它们可以是分散的、互连的或者闭锁的。
孔隙结构直接影响砂岩的渗透性和储层性质。
5. 耐久性：砂岩的耐久性是指其在长期受到自然风化和人工作用时的抵抗力。
耐久性取决于岩石的矿物成分、孔隙结构、抗风化性质等因素。
通过对砂岩的性质研究，可以了解其在不同环境下的力学性质、
孔隙结构以及渗透性等重要信息。
这对于砂岩的应用和工程设计具有重要意义。
《超临界CO2作用下砂岩力学特性与渗透性试验研究》范文
《超临界CO2作用下砂岩力学特性与渗透性试验研究》篇一一、引言随着环境问题的日益突出和可持续发展需求的不断增强，砂岩地区利用CO2超临界流体作为媒介的地质存储成为科研工作的一个重要领域。
这种方法的广泛应用首先要求对超临界CO2环境下砂岩的力学特性和渗透性有深入的了解。
因此，本文将探讨超临界CO2作用下砂岩的力学特性与渗透性的变化规律，以期为相关领域的实践应用提供理论依据。
二、砂岩的力学特性1. 实验方法与步骤本研究选取不同种类的砂岩样本进行试验。
通过改变温度和压力条件，模拟出超临界CO2环境下砂岩的状态。
然后进行力学的物理实验，包括单轴压缩、三轴压缩等，以获取砂岩的应力-应变曲线和弹性模量等参数。
2. 实验结果分析实验结果显示，在超临界CO2的作用下，砂岩的抗压强度和弹性模量会发生变化。
具体来说，随着CO2压力的增加，砂岩的抗压强度和弹性模量呈现先增大后减小的趋势。
这是因为超临界CO2在砂岩中产生微孔洞，对砂岩的内部结构产生影响，进而影响其力学特性。
三、砂岩的渗透性1. 实验方法与步骤对于渗透性的研究，我们通过改变CO2压力和温度条件，进行渗透率测试。
实验采用稳定的流量注入方法，观察和记录流量随时间的变化，以此推算出渗透率的变化。
2. 实验结果分析实验结果表明，在超临界CO2的作用下，砂岩的渗透率会有显著变化。
随着CO2压力的增加，渗透率呈现出先增大后减小的趋势。
这是因为超临界CO2能够溶解在砂岩的孔隙中，改变孔隙结构，从而影响渗透性。
四、结论与建议通过对超临界CO2作用下砂岩的力学特性和渗透性的研究，我们发现超临界CO2对砂岩的影响显著且复杂。
其力学特性和渗透性的变化对砂岩的实际应用具有重要的影响。
为了更好地理解和利用这一现象，我们提出以下建议：首先，需要更深入地研究超临界CO2与砂岩相互作用的具体机制和过程；其次，需要根据具体的地质条件和工程需求，制定出合理的砂岩处理和利用方案；最后，应将研究成果应用于实际工程中，如地质存储等，以实现环境保护和可持续发展的目标。
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砂岩力学性能试验研究
摘要：本文选择石灰岩、砂岩、破碎砾石和玄武岩做为主要试验材料，分析了各种岩石的形成及组成成分，并对集料的磨耗值、冲击值、压碎值、坚固性和磨光值进行试验研究，试验结果表明，所用集料的以上各项性能指标均能满足现行《公路沥青路面施工技术规范》中关于高等级公路沥青路面抗滑表层对集料力学性能的要求。
关键词：集料磨耗值冲击值压碎值坚固性磨光值
：
随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对高速公路的要求已由最初的“解决温饱”发展到现阶段的“高品质生活要求”，除了要求高速公路达到其方便、快捷等方面的基本要求外，安全问题已经成为人们对高等级公路的一个十分关注的方面。
抗滑性是满足现代交通快速安全运行的基本条件，而路面所采用材料的抗滑、耐磨等方面是决定高速公路的客观安全问题的最主要的原因之一。
研究表明，沥青路面表层的抗滑、耐磨能力的大小主要取决于沥青路面表层结构的宏观纹理（即表面构造深度）以及集料颗粒本身的微观纹理。
集料的特性对沥青抗滑磨耗层的抗滑性能有重要影响。
相关调研结果发现，重庆地区分布最多的岩石是石灰岩；现在使用的所谓的花岗岩就是取自河流中的破碎砾石，其中含有花岗岩和其他一些岩石；砂岩的分布也比较少且岩层较薄，一般在20米左右，但是可以开采；没有发现玄武岩的存在。
在待建的以及在建的1200多公里高速公路中，如强调采用玄武岩材料作为沥青路面抗滑表层的集料，则须从外地购买玄武岩，这样虽增强路面的抗滑耐磨性能，但是同时也造成了工程费用的大幅上升。
针对以上情况，本文通过对重庆范围内有的石灰岩、破碎砾石和砂岩3种岩石进行集料的力学性能及耐磨性试验研究，并与玄武岩相比较，以分析其是否适用于重庆地区的在建、待建的高速公路的抗滑表层。
1材料性质
岩浆岩是由地壳运动岩浆沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表，温度降低、冷凝而形成。
沉积岩的形成过程一般可以分为先成岩石的破坏（风化作用和剥蚀作用）、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用等几个互相衔接的阶段。
试验选用的破碎砾石是取自长江的鹅卵石破碎而成的，其中含有花岗岩和其他一些岩石，石灰岩和砂岩取自重庆武隆，玄武岩从江苏运来。
花岗岩[1]是岩浆岩的一种，是一种酸性的深层侵入岩，花岗石多呈肉红色、灰色和灰白色，性质均匀坚固，结构均匀，质地坚硬，在无构造断裂和风化微弱的情况下的力学强度很高。
石灰岩[1]是沉积岩的一种，简称灰岩。
其矿物成分以方解石为主，另有少量的白云石和粘土矿物。
常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈白色。
由纯化学作用生成的石灰岩具有结晶结构，但晶粒极细。
经重结晶作用即可形成晶粒比较明显的结晶灰岩。
由生物化学作用生成的灰岩，常含有丰富的有机物残骸。
砂岩[2]是沉积岩的一种，本试验使用的砂岩经过岩性鉴定为，此砂岩是鳞片粉砂结构，岩石由碎屑石英、云母、长石由水云母、绿泥石胶结组成。
硅质砂岩的颜色浅，强度高，抗风化的能力强。
玄武岩[2]是岩浆岩的一种，由于岩浆喷出地表后迅速冷却凝固形成玄武岩,因此岩浆中所含气体未能充分从岩浆中排出,所以玄武岩常形成许多气孔，为基性岩类。
灰黑至黑色，致密坚硬，性脆，强度高。
一般说来[3]，含强度高的矿物如石英、长石、角闪石、辉石及橄榄石等较多时，岩石强度就高，相反，含软弱矿物如云母、粘土矿物、滑石及绿泥石等较多时，强度就较低。
花岗岩和玄武岩中长石的含量分别为49％和36％，从其矿物组成来看是属于强度较高的岩石；石灰岩中方解石含量为95％，在干燥情况下其抗压强度为152.9MPa，根据试验分析知道砂岩中的石英含量达到60％，其干燥抗压强度为117.2MPa，由此可知，花岗岩、砂岩石灰岩和玄武岩都具有较高的抗压强度。
2 试验方法
道路路面建筑[5]用粗集料的力学性质主要是压碎值和磨耗值，其次还有磨光值、道瑞磨耗值和冲击值，本次试验通过磨光值、磨耗值、压碎值、冲击值和坚固性来评定石灰岩、砂岩、破碎砾石和玄武岩的力学性质。
石料的磨耗值是评价石料抵抗摩擦、撞击和剪切等综合作用的性能指标。
由于高速公路上车辆多、车速快，对路面面层材料的磨耗也增大，因此对石料磨耗值的评价是非常重要的，磨耗试验采用洛杉矶磨耗试验方法，选用B类粒度类别，按照《公路工程集料试验规程》[4]用T0317－2005试验方法对集料进行磨耗试验，为了更好的说明集料的耐磨性及作为高速公路表层材料的可行性，对集料分别进行500次、700次、900次和1100次的磨耗，由此可以提供路面在交通量增大或路面使用年限延长的情况下路面的耐磨性能。
石料冲击值是评价石料抵抗冲击性能的能力。
车辆在行驶过程中，除了与路面有磨耗之外，还对路面有冲击力的作用，车辆给路面的力直接与道路面层接触，然后通过面层向中面层、下面层及基层传递，而面层所受的力主要由面层中的粗集料来承受，因此，集料的抗冲击能力的强弱可以决定路面的服务能力和使用年限。
冲击值试验按照《公路工程集料试验规程》中的T0322-2000试验方法测定材料的冲击值，本试验在规程规定的冲击次数的基础上，增加试验冲击次数，试验次数分别为15次、20次、25次和30次，通过增加对材料的冲击次数来评价材料抵抗外界冲击的能力。
石料压碎值是集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力，是评价石料抵抗压碎性能的指标。
路面石料长期经受轮胎的摩擦、冲击、碾压等综合作用，集料的压碎值太大，在外力的作用下容易被压碎而产生车辙等路面破坏，按照《公路工程集料试验规程》中T0316-2005的试验要求在10分钟内荷载匀速加到400KN，为了更好的了解材料抵抗外界荷载的能力，本试验进行了400KN、450KN、500KN、550KN和600KN共5个荷载的试验，按照每分钟增加40KN 的速度匀速加载达到设定荷载。
坚固性是指石料在自然风化和其它外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力，集料坚固性的好坏直接决定集料的耐久。
由于路面石料长时间裸露在外，经受风、雪、雨、温度等对石料的反复作用，而产生物理和化学反应，使得岩石产生风化，强度降低，减少了路面的使用年限。
《公路工程集料试验规程》中T0314-2000的试验方法对集料只进行5次冻融循环，按照本试验的试验目的再对集料进行了15次反复冻融循环，每5次测定一个坚固性质量损失率，由此来检测集料抵抗外界环境作用的强弱。
作为道路面层的集料长期受到车轮的碾压和磨耗，时间长了就会把集料表面裹附的沥青层磨掉而露出集料来，这时路面的抗滑性能就靠集料提供的摩擦力来维持，集料的耐摩擦性好坏用集料的磨光值来表征，集料的磨光值越大说明集料越不容易被磨光，其抗滑性能就越好。
本实验方法采用《公路工程集料试验规程》中T0321-2005的试验方法用粗砂和细砂对集料进行3次循环反复磨光，并测定每次循环磨光后的磨光值。
3 结果与讨论
3.1磨耗值试验
规范[6]规定，用于高速公路表面层的石料的磨耗值不大于28%，通过磨耗试验其结果见图1：
图1 磨耗值试验结果
经过数据的拟合分析，试验数据回归方程相关系数的平方都在0.99以上，模型的拟合非常好。
石料的磨耗损失率：石灰岩>砂岩>破碎砾石，破碎砾石和玄武岩几乎相等，随着磨耗转数的增加，每种集料的磨光值与磨耗次数是成线性增长的，当磨耗转数达到1100转时，石灰岩的磨耗值为47.5％，砂岩的磨耗值为28.9％，花岗岩的磨耗值为19.26％，玄武岩的磨耗值为20.37％。