基于水下滑翔机平台的湍流观测方法研究

海洋微结构湍流作为常见的海洋运动,对海洋中溶解质扩散、能量转移有显著作用,对海水运动及其温盐特性等有重要影响。作为低能耗、无动力的海洋观测平台,水下滑翔机具有噪声低、航时长,易回收等优点,使得长期不间断低成本观测湍流成为了可能。在本文中,从湍流观测原理的维度出发,研究分析滑翔机运动特性对湍流数据的影响;通过解析滑翔机在垂直面内运动方程,获得适合湍流观测的滑翔机运动参数;利用傅里叶变换从时域与频域分析了滑翔机的振动特性;最后通过海试,验证了基于水下滑翔机的湍流观测平台长时间不间断观测海洋湍流的能力。     

干湿循环条件下红砂岩软弱夹层微结构与剪切强度的关联性

极旱极涝频繁交替的极端气候事件会加剧岩土风化,降低强度,影响岩土工程结构稳定。采用直剪试验和扫描电镜技术,研究了对顺层红砂岩边坡稳定性起控制作用的软弱夹层在常温状态、干湿循环条件下（60℃风干）的力学特性及微观结构变化规律,通过相关分析、逐步回归方法得到了影响强度的微结构显著变量,构建了反映二者关联性的回归方程。研究表明：红砂岩软弱夹层剪切强度及黏聚力在1～5次循环过程中急剧降低,5次后变化趋缓,循环次数对内摩擦角变化影响微小;干湿循环次数增加,平均面积、平均直径、平均周长、定向概率熵等4个微结构参数减小,并与黏聚力呈现正相关关系;颗粒个数、平均形状系数、形态分布分形维数3个微观参数与黏聚力呈现负相关关系;分析认为,干湿循环过程中宏观力学特性蜕化及微观结构参数变化之间显著相关,干湿循环造成的岩土颗粒胀缩、碎裂、结构破坏是导致红砂岩软弱夹层剪切强度蜕化的主要原因。     

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。     

极震区黄土微结构的试验研究

本文以1995年甘肃省境内5．8级地震引起的黄土地区震陷灾害实例，对黄土微结构孔隙性进行了定量研究。通过电镜扫描手段和SEM图像处理技术，对极震区震陷性黄土微观结构的各项指标进行了比较分析，得出不同地点的黄土孔隙分布曲线；对极震区受地震破坏和未受破坏典型架空孔隙结构的黄土进行了定量处理，较好地解释了土体的工程性质，结合激光粒度分析仪对极震区黄土进行了测量和统计分析。同时对无震区与强震区黄土孔隙分布曲线进行了对比研究。结果表明：不同极震区的孔隙分布特征不同，同一深度不同区域孔隙分布曲线亦有明显的差异。     

多元层状边坡土体风蚀速率与微结构参数关系

吐鲁番交河故城台地多元层状土质边坡由于风蚀而形成空腔的现象表明,不同类型的土具有不同的抗风蚀能力,抗风蚀能力的强弱是多因素影响的共同结果,微观结构是其中一个重要内因。风蚀速率是表征土抗风蚀能力强弱的重要物理量,研究运用风洞试验、微结构分析等手段揭示了风蚀速率与颗粒面积比、颗粒圆度、孔隙等效直径、孔隙充填比等微结构特征参数之间的良好对应关系;进而采用相关分析法分析并证实风蚀速率与各特征参数间的良好相关关系,应用回归分析方法建立3个试验风速下风蚀速率与单个参数和多个参数之间的回归方程,验证了微结构特征对土抗风蚀能力有显著影响,进而为土抗风蚀能力的评价提供了微观依据。     

前寒武纪干酪根微结构的高分辨电镜研究

本文根据高分辨电镜观察结果,描述了若干前寒武纪干酪根的微结构,讨论了干酪根微结构与母岩变质作用的关系。发现,在变生和变质过程中,干酪根微结构的变化趋势是不同的;层间距(d_(002))不是H/C比值的线性函数;干酪根的微结构可以指示母岩的变质程度。     

不同气候年间西北印度洋鸢乌贼角质颚微结构及生长特性差异

为研究不同气候年间西北印度洋鸢乌贼角质颚的生长变化特性,根据2019年(厄尔尼诺)和2020年(正常)相同月份(2～5月)中国灯光罩网渔船于西北印度洋采集的1 896尾鸢乌贼样本,通过角质颚研磨,对不同气候年间角质颚的微结构及其生长特性进行了对比研究。结果表明,西北印度洋鸢乌贼角质颚微结构包括头盖和脊突两部分,日龄生长纹以明暗交替的方式呈周期性生长,2019年角质颚生长纹间隔及宽度都较小,色素沉积更浅,纹路异常现象较多。协方差分析表明,不同气候年间角质颚外形特征参数与日龄的关系均存在性别间显著性差异。2019年雌性个体所有外形特征参数与日龄的关系均最适用指数函数表示,但2020年雌性个体所有外形特征参数与日龄的关系均最适用对数函数表示; 2019年雄性个体除下脊突长LCL (lower crest length)与日龄的关系最适用指数函数表示外,其余特征参数与日龄的关系均最适用幂函数表示,2020年雄性个体所有外形特征参数与日龄的关系均最适用线性函数表示。除2020年雄性个体6项特征参数的绝对生长率AGR (absolute growth rate)和瞬时相对生长率IRGR(insta...     

基于显微CT图像的黄土微结构研究

黄土的工程性质与黄土的微结构特性密切相关。为了研究马兰黄土的二维孔隙特征和三维结构表征,实验土样用显微CT进行扫描,并重建三维图像。首先利用高斯滤波对切片图像进行降噪处理,接着用二值法对灰度图像进行统计得到二维孔隙特征,在此基础上重建三维图像,分别提取切块、团聚体和土颗粒的三维图像,得到它们的三维结构表征。研究结果如下:（1）对二维孔隙面积进行计数分析,土样的孔隙面积集中在0~2 000 μm2范围内;通过比较孔隙面积与总数的关系,可知中孔隙对土体的性质影响最大;对不同层面的孔隙比对比后,发现土体的孔隙分布在宏观上可视为均一的,微观上在土体的不同部位分布是不同的。（2）通过对三维图像进行分析,得到团聚体中土颗粒间有4种组合关系,分别为接触、连接、穿插和融合关系;土颗粒形态可分为4类,分别是椭球形、锥形、片形和条形。     

强震条件下谢家店滑坡碎屑流发生机制试验研究

谢家店滑坡是5.12汶川大地震触发的较为典型的高速远程滑坡之一。通过滑坡岩体碎屑动荷载力学试验以及微结构特征分析,初步探讨了强震条件下滑坡碎屑流发生的动力学机制。结果表明:红色正长花岗岩的空隙和裂隙的发育程度均高于黑褐色砂岩;随着应变速率的增加,两种岩石的抗剪强度都有相应增加的趋势,且黑褐色砂岩的强度高于红色正长花岗岩;在加载速率持续增长的情况下,两种试样抗剪断强度拟合直线斜率相同,故强度增长速率相等;汶川地震使两种岩石均达到了其抗剪强度,所以岩体的剪切破坏是导致该滑坡发生的主要原因之一。     

长期注水对致密砂岩油藏岩石力学性质影响机制研究

注水开发是致密砂岩油藏增产的重要手段,长时间注水会改变地层岩石物理力学性质,影响油井产量。为探究长时间注水对地层岩石物理力学性质影响的微观机制,选取同一储层已注水15a及尚未注水岩芯进行对比试验分析。通过试验得到了注水前后地层岩石在弹性力学参数、矿物成分、微观孔隙结构等方面的差异。长时间注水后,岩石矿物成分及内部结构发生变化,主要表现为黏土矿物及方解石含量降低,岩石颗粒间填充物及胶结物大量减少,中小孔隙发育为大孔隙,孔隙度增大,进而导致致密砂岩力学性质弱化,变形能力增大。