高孔隙多金属硫化物海水围压下切削模拟

考虑海底多金属硫化物(SMS)高孔隙率、受围压等特点,首先采用蒙特卡罗法,结合APDL语言建立了具有一定孔隙率的SMS矿体几何模型,然后基于LS-DYNA仿真平台建立了高海水围压条件下单截齿切削破碎具有一定孔隙率SMS矿体的仿真模型,并进行了相应的数值模拟。研究结果表明:在高海水围压条件下,多金属硫化物的切削难度明显增强,高围压作用使切屑更难从矿体基岩剥离,截齿受到的三向阻力明显增大;随着多金属硫化物矿体的孔隙率增大,截齿破碎矿体受到的切削阻力会减小。     

颗粒粒径和水溶液性质对多孔介质渗透性的影响

水化膜厚度对多孔介质渗透性的影响已为人们所认知,很多文献对此进行了定性的阐述,但这方面的量化研究至今尚处空白。本文首先总结了不同领域有关水化膜厚度的研究成果,确定不同水溶液环境中水化膜厚度的范围在0~200nm,并在此基础上,模拟计算了水化膜厚度对不同粒径球体多孔介质渗透性的影响。为验证模拟结果,试验选用平均粒径分别为8.86(S1)和1.67μm(S2)的2种玻璃微珠进行渗透试验,利用变水头渗透仪,测定不同浓度NaCl和CaCl2溶液在S1和S2样品中的渗透系数。试验结果表明,水化膜对多孔介质渗透性影响显著,在水化膜厚度为75.4~79.4nm的淡水环境中,S1样品的渗透系数为(12.07~12.61)×10-8 m/s,而S2样品的渗透系数仅为(2.05~2.28)×10-8 m/s;水化膜厚度的变化对渗透性也有显著影响,5%NaCl溶液中,水化膜厚度被压缩至60.6nm,从而导致S1样品的渗透系数由12.07×10-8 m/s升高至13.15×10-8 m/s,S2样品的渗透系数则由2.28×10-8 m/s升高至3.91×10-8 m/s;5%CaCl2溶液中,水化膜厚度被压缩至32.4nm,从而导致S1样品的渗透系数由12.61×10-8 m/s升高至15.55×10-8 m/s,S2样品的渗透系数则由2.05×10-8 m/s升高至8.86×10-8 m/s。     

Experimental study on mechanical properties and pore characteristics of the modified lime mortars under freee-thaw cycles北大核心CSCD

石灰土作为路基填料代替宕渣是一种较为经济的方案,但灰土初始强度低、硬化速率慢、碳化时间长,不利于快速施工,需要进行改良研究。利用偏高岭土与石灰发生火山灰反应的原理改良灰土,通过单轴压缩试验和三轴压缩试验,分析改良灰土冻融循环条件下力学参数变化规律,利用图像处理技术提取改良灰土图像表面孔隙,建立孔隙率与强度的关系,并通过研究龄期、石灰含量和含水率变化规律,分析偏高岭土改良灰土的机制。结果表明：偏高岭土能够有效提高灰土材料反应速率,改善灰土力学特性;偏高岭土在一定程度上能够恢复冻融循环导致的灰土力学性能损失,降低冰晶体产生的孔隙;灰土强度达到最优后,其强度随着石灰的增加而降低,而经偏高岭土改良后其强度将继续增加;火山灰反应比灰土碳化过程消耗更多的水分,有效提高了灰土的抗冻性能。     

保定平原区地下水水位变幅带自由孔隙率空间变异研究

科学确定地下水水位变幅带的地学参数是水资源评价与管理中的重要环节。保定平原近40年来强烈开采地下水,水位持续下降形成规模巨大的厚包气带层,南水北调工程通水后,随着河湖生态补水与地下水压采工作的推进,保定平原局部地区地下水水位止跌回升。回补水量与水位变化的定量关系成为超采治理的一个重要科学问题,但水位回升条件下的计算中仍用表示释水过程的给水度参数将造成结果偏差,因此表述水位恢复过程的自由孔隙率参数研究是解决这一问题的重点所在。文章基于保定平原区67个工程地质钻孔采样数据,确定水位变幅带的综合自由孔隙率,通过趋势分析和结果交叉验证方法遴选半变异函数模型,结合普通克里金插值方法对未知点进行无偏最优估计。结果显示：（1）保定平原区水位变幅带综合自由孔隙率的最优半变异函数模型为一阶趋势效应指数模型。数据具有强空间自相关性,主要受变幅带空间位置、地层类型等结构性因素影响。（2）综合自由孔隙率分布表现为西南、西北为高值区,极值可达0.25,数值向中部及东部逐步降低,最小降至0.02。（3）与惯用给水度值进行对比,自由孔隙率值在南北部地区整体升高约0.03,约为惯用给水度的1.2倍。在中部地区降低了约...     

三维激光扫描与气体置换联合测定岩石有效孔隙率

提出了一种利用三维激光扫描和气体置换法测定岩石有效孔隙率的方法。通过三维激光扫描获取岩心总体积,并运用氦气置换法求取岩心有效孔隙率。实验表明,三维激光扫描计算体积较默认计算体积更为精确,体积测量可降低3.92%的误差;扫描体积及表面积随着扫描分辨率的增大而增大;该方法计算得出有效孔隙率较采用默认体积计算值更接近实际情况,针对砂岩样品可降低误差16.550 3%和43.232 6%。      

基于毛管浸润技术的岩石孔隙率无损测试

以岩石主要表征参数孔隙率变化作为岩石损伤分析的着力点,开发了一种无损的定量分析岩土损伤的毛管浸润技术。通过对孔隙土体的毛管浸润试验研究了浸润速率、浸润面积和浸润深度随孔隙率的变化规律,提出了毛细管束模型并对毛管浸润技术的机制进行了深入研究。相对于现有的有损且不可重复测量技术,毛管浸润技术操作简便,成本低廉,且对于特定的损伤岩体,可以通过试验建立滴定参数与力学参数的联系。基于毛管束模型中毛管浸润对孔隙体下部的作用,分别建立了毛管浸润的圆柱模型1、圆柱模型2和球状模型,由上部液柱下降高度 以及表面浸润面半径 推算下部孔隙体中液体浸润深度L。根据实际孔隙土体的浸润参数对上述模型进行验证计算,指出球状浸润模型能够更好地模拟实际毛管浸润过程中液体的浸润深度情况。基于毛细管束模型,由浸润参数即浸润深度与浸润速率的关系,分别建立了3种模型的孔隙率计算公式。针对球缺模型的孔隙率 进行验算,发现计算值与实测孔隙率的误差不超过10%,指出在求解一般精度要求下的孔隙率时,用该孔隙率公式计算的结果是合理有效的。     

上海黏土压缩指数和回弹指数经验关系

压缩指数Cc和回弹指数Cs是土力学中表征土体变形特性的两个重要参数指标,可通过室内一维固结试验获得。但是试验过程耗时长,因此,很多学者提出了压缩指数Cc与物理指标（尤其是液限wL、天然含水率wn、初始孔隙比e0和塑性指数Ip）的经验关系。通过对比国内外压缩指数经验关系,发现压缩指数与天然含水率和孔隙比关系离散性较小,分别给出了一个统一的经验关系。采用薄壁取土器从上海某一场地取得第②～⑥层土的原状土样进行固结试验,并搜集整理分析已有文献中的试验数据和上海69个场地的岩土勘察数据,给出了上海典型土层压缩指数Cc与wL、wn、e0、Ip的经验关系。同时发现,Cc/n0与Cc以及Cs/n0与Cs（n0为初始孔隙率）之间具有高度的线性关系,从而给出了基于初始孔隙率n0预测上海黏土压缩指数Cc和回弹指数Cs的经验关系。分析了压缩指数和回弹指数的关系,结果表明,上海正常固结黏土Cc/Cs分布在4.8～6.9之间,平均值约为5.8;超固结黏土Cc/Cs分布在3.3～5.2之间,平均值约为4.3。     

Study on the porosity of a metalliferous sediment core from the East Pacific Rise 13°N

研究了采自东太平洋海隆13°N（EPR13°N）的一个热液成因含金属箱式沉积物岩心E272的孔隙率变化特征。样品孔隙率在70．O％～85．2％之间,顶部层位比底部层位高14％左右。孔隙率随深度增加而指数式单调递减,平均递减梯度约为-0.31％／cm。该岩心上部层位呈红棕色,下部层位呈黄绿色,表明该岩心经历了显著的早期化学成岩作用。前人关于该岩心的元素地球化学,粒度和年代学数据,共同证明该岩心孔隙率随深度变化特征受稳态压缩过程控制。其孔隙率随深度的变化关系符合稳态压缩模型的经验拟合公式。E272顶部沉积物．水界面处溶解物质与海水的交换以离子扩散机制为主,而岩芯内部溶解物质的迁移则可能主要受自下而上的孔隙水流动机制控制,这与岩芯中活动元素含量上部高,下部低的分布模式一致。该研究对将来进一步讨论E272岩心在早期成岩作用中的化学过程具有指导意义。     

跨断层隧道地震反应分析

地震发生时,跨断层隧道一般会产生较严重的震害。本文以跨断层隧道为研究对象,从震害现象、震害产生的原因和抗震研究现状的总结入手,进行了跨断层隧道地震反应分析研究。本文主要工作成果有以下几个方面:1.断层位错作用下隧道结构的非线性反应分析。针对断层错动而引起的隧道衬砌破坏,研究了几种不同工况下隧道的非线性反应特性,主要得到以下研究结果:(1)长大跨断层山岭隧道在不同断层类型位错作用的研究表明:在相同的加载过程中,