湿陷性黄土变形的微结构突变模型研究

根据湿陷性黄土的湿陷特点,分析了其主要影响因素,包括外部因素：水、荷载与内部因素微结构及其力学性质。从湿陷性黄土的湿陷性影响出发,建立了湿陷性黄土结构失稳突变模型,并从模型基本假定、微结构模型应力特性和湿化于微结构失稳的突变关系3个方面进行了理论分析研究,在一定程度上揭示出湿陷性黄土变形机制和规律。通过微结构突变失稳理论发现：当应力状态满足孔隙微结构失稳判别式时,微结构元的变形状态将诱发微结构失稳崩塌。微结构的稳定性与结构刚度 和受力状态 密切相关。地下水不仅改变了颗粒的受力情况,更重要的是使颗粒间连接刚度降低,从而导致微结构失稳。     

基于计算机X射线断层术与扫描电镜图像的黄土微结构定量分析

以湿陷性黄土的电镜扫描（SEM）和三轴CT扫描试验为基础,针对CT图像分辨率较低、难以实现土微结构精确量化的缺陷,通过对不同放大倍数的SEM图像进行图像分析,并从其中选择标准训练样本,利用训练样本对CT图像进行监督分类,从而达到定量化分析土的微结构的目的。通过比较CT图像基于自身灰度分级和基于SEM训练样本两种不同方法进行监督分类,结果表明基于SEM训练样本的CT图像监督分类,可以更好地量化监测黄土大孔隙、团粒、黏土集粒和矿物颗粒在固结剪切过程中的变化规律,从而为土的微结构研究提供了新的视角。     

基于微结构失稳假说的湿陷性黄土体积应变计算

针对黄土的湿陷变形问题,提出了一个微观结构模型,并由微观孔隙体积分布函数和黄土微结构的失稳判别条件,计算出土样中原状部分与扰动部分的体积比率;按复合体串联的力学模式推导出原状黄土的崩塌性体积-应变关系;计算实例与试验结果比较符合。尽管黄土的结构强度随含水量的不同而剧烈变化,但一些压缩试验表明：结构破坏阶段的压力范围在对数坐标中基本保持不变, 且压缩曲线相互平行,这一现象用孔隙失稳的必要条件得到了证明。     

叶腊石微结构及其晶体结构缺陷的高分辨透射电镜分析

采用场发射扫描电镜（FE-SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）结合选区电子衍射（SAED）、X射线粉晶衍射（XRD）及X射线荧光光谱（XRF）等对浙江青田叶腊石的微结构特征进行较系统的研究。结果表明：①粉晶X射线衍射证实青田叶腊石具有典型的单斜晶系特征,该结论与叶腊石粉体选区电子衍射结果吻合,且其伴生矿为石英。②叶腊石微晶体呈＂复式板片＂构型,且＂复式＂板片中薄片厚度约为8±2 nm。③在高能电子束辐照下,叶腊石矿物颗粒形貌及晶格结构发生明显的改变,且由此产生晶格膨胀,并最终形成非晶态。     

伊宁春季层状云和混合云降水的雨滴谱统计特征分析

利用设在伊宁的激光雨滴谱仪获取的2013年4月的降水资料,对层状云和混合云降水粒子谱的微物理参量平均值和Gamma函数拟合结果以及Z-I关系进行对比分析。计算结果表明,伊宁地区春季降水的微物理参量普遍偏小,小滴对降水浓度的贡献达到92%以上,即降水主要以小滴为主。层状云降水的雨强、雨滴数浓度、雨滴的各类微物理特征参量的平均值均大于混合云降水。函数拟合结果表明,混合云降水的雨滴谱宽大于层状云降水的雨滴谱宽,层状云和混合云降水的雨滴谱都比较符合Gamma分布,在小滴段Gamma分布对实际谱都有一定的低估,在大于1 mm的粒径段,拟合结果有一定的偏差。还讨论了雨滴大小因子Λ和形状因子μ之间的关系以及Z-I关系,Λ-μ关系与粒子尺度有关,根据拟合的二项式得到层状云降水粒子的平均直径大于混合云降水的平均直径。     

迁移条件下磷污染红土的宏微观特性研究

以云南红土为研究对象,以六偏磷酸钠为污染源,通过磷污染红土的土柱迁移试验,探讨了土柱不同位置深度磷污染红土的宏微观特性。试验结果表明:随着土柱位置深度的增加,磷污染红土的相对质量、黏粒含量减小,液限、塑限和塑性指数中上部存在最小值;新生成不稳定的-钠铁矿,红土中磷的含量在中上部出现最大值,土柱表层氧化亚铁的含量最大;其微结构图像由上部致密的鳞片状单元向中部松散的凝块状进而向下部紧密的蜂凝状单元变化,对应孔隙比在中上部存在最大值;浸泡液的铁铝离子浓度随迁移时间延长而增大,渗流液中存在痕量的铁铝离子。磷与红土的作用机理可以从磷土间所存在的水解、吸附络合、还原氧化、成盐等作用过程来解释。其综合作用的结果改变了磷污染红土的宏微观特性。     

西峰塬黄土的湿陷性研究

采用双线法对西峰塬原状Q3黄土进行增湿、减湿情况下的压缩试验。分析了黄土的湿陷变形随湿度及压力的变化规律。利用SEM技术测试了黄土湿陷前后的微结构变化,采用微结构定量化分析方法和分形分维集合方法分析了黄土试样微观孔隙的变化规律。结果表明:(1)黄土湿陷性的产生是构成黄土架空孔隙的刚性结点变异导致。(2)同级压力下超越湿陷率随初始含水量的增加而变大; 初始含水量在同一水平下,随压力的增加超越湿陷率逐渐变大。(3)黄土湿陷过程伴随孔隙数量大幅增加,平均孔径减小,孔隙面积缩小,大中孔隙数量骤降; 孔隙结构变得更加复杂。本文提出了黄土超越湿陷率的概念及受外界因素的影响规律,分析了非饱和黄土的湿陷机理,即水分和外力不同组合情况的湿陷性。     

黔中寒武纪梅树村期磷块岩中小壳动物化石结构和成分：对生物成磷的制约

小壳动物化石微结构及壳体成分的认知对于揭露寒武纪早期小壳动物群的演化具有重要意义,黔中地区早寒武世梅树村期磷块岩中保存了大量的小壳化石,为了获取该时期小壳化石微结构及成分的关键信息,本文利用电子显微镜、扫描电镜对岩石薄片小壳化石个体进行观察、分析,获得了贵州织金熊家场和清镇落夯地区的寒武纪梅树村期磷块岩中小壳动物化石微结构、壳体成分特征。结果显示,织金、清镇地区的磷块岩中小壳化石多样性与其壳体成分表现一致,主要为软舌螺类,其成分为P、Ca、F、O等氟磷灰石组成元素;小壳化石壳体保存有明显的纳米级磷灰石矿化颗粒骨架、多圈层结构、溶蚀多孔隙和管体嵌套的现象。另外,通过电子探针对小壳化石进行原位微区元素面扫描,发现主要元素P、Ca分布在小壳化石及小壳化石碎片中,胶结物几乎不含P元素。综合判断,两个研究区域的寒武纪梅树村期磷块岩小壳动物化石多为异地埋藏保存,且保存过程中,成岩作用等后期磷酸盐化、搬运沉积对小壳化石微结构及其壳体成分产生一定改造影响;基于薄片全玻面扫描推断全岩小壳动物化石(含化石碎片)含量,与磷块岩中磷含量呈正相关关系,认为寒武纪梅树村期小壳动物的繁盛对同期磷块岩的形成具有重要贡献。     

荷载下软土微结构的变化规律及其工程意义

通过对珠江三角洲软土的压缩试验,以及对压缩后的软土样柱的微结构变化进行系统的定量分析,得到了特定压力下样柱的单位压缩量随深度变化的计算方程,以及软土总压缩量的计算方程。在此基础上,作者进一步讨论了软土天然含水量与压缩量的关系,提出了压缩量计算方程中c值的修正方案,并讨论了该方程在工程设计上的实用意义。     

砂岩的热破裂过程

高温环境下,岩石表现为明显的宏观破裂特征. 本实验在细观尺度下观测了不同温度条件下,阜新细砂岩的矿物组分和微结构及其发展变化,以及内部微裂纹的发生和发展. 从实验中观察到,自150℃开始,阜新细砂岩微裂纹数量有剧烈的增加,并达到峰值;当温度超过210℃以后,可见裂纹的数量呈下降趋势并逐渐稳定;当温度达到810℃,细砂岩裂纹数量出现第二个增长峰值. 结果表明随着温度变化,细砂岩存在热破裂阀值.