土体微观结构定量分析系统及应用

土体微观结构图像的计算机处理是土体微观结构定量化研究的关键技术之一.在分析我国土体微观结构定量研究的进展的基础上,针对土体微观结构图像计算机处理软件对土体微观结构非确定型参数定量分析功能的不足,设计和开发了新版土体微观结构定量分析系统,以太原高阶地黄土为例,通过各夯击次数对应土样的定量化结构效应分析,探讨了其动力固结的微观结构变化规律.该系统的应用对推动我国土体微观结构的研究具有积极意义.     

模拟化学驱微观渗流的介观方法

针对基于连续性假设模拟方法难以处理化学驱微观渗流的多尺度物理现象,引入耗散粒子动力学的介观模拟手段,将流体处理成为一个大量粒子构成的体系,通过统计粒子之间相互运动而得到流体的宏观表现;建立模型参数与可测物理量之间的联系,开发相应的模拟程序,研究经典泊肃叶流动、聚合物分子构象、聚合物溶液流变性、聚合物链条刚性对链条构象和...     

上海软土微观空隙各向异性特征及其成因分析

扫描电镜分析结果表明,上海地区软土存在微观结构上的各向异性,其中空隙按成因可分为原生、次生两种类型.原生空隙在絮凝过程中产生,并在固结过程中由于重力等作用趋于闭合或张开,导致水平向空隙的渗透性优于垂直向;地下水溶蚀含水层中易溶颗粒而形成的空隙,或经渗流动力作用改造已有空隙而形成的空隙称为次生型空隙.次生空隙的各向异性程度往往高于原生空隙.渗流的各向异性取决于空隙分布及其连通性的各向异性;各向异性介质中的渗流则将加剧软土微观与宏观结构的各向异性特征.     

NaCl溶液饱和膨胀土的压缩特性及其微观机制

孔隙溶液浓度及组份改变会影响膨胀土颗粒间作用力,改变微观孔隙结构,从而影响土体的物理力学特性。为此,以宁明膨胀土为研究对象,采用不同浓度NaCl溶液制备泥浆预固结重塑样开展一维压缩试验和压汞试验,研究化学作用对重塑天然膨胀土的压缩性和微观孔隙结构的影响规律。结果表明：随着渗透吸力增加,颗粒间水化能力降低,物理化学力使土颗粒由分散状态转变为集聚体状态,形成了集聚体内孔和集聚体间孔,土体表现出双峰孔隙分布特征。预固结样（压力为20 kPa）的初始孔隙比随渗透吸力增加而减小,进而导致固结屈服应力增加;但是渗透吸力对压缩性影响不大,压缩指数和回弹指数基本不变。此外,利用固结系数计算了土体的渗透系数,随着竖向压力增加渗透系数降低;当竖向压力小于200 kPa时,随着渗透吸力增加,渗透系数先增加后减小,但是竖向压力超过200 kPa后,渗透系数变化不大。分析发现,渗透吸力增加导致大孔隙增加,渗透系数增加,但同时密实度增加会导致渗透系数降低,低竖向压力下渗透性受密实度和微观孔隙结构变化耦合作用控制。     

结构性粘土研究进展

通过对结构性粘土的研究,可以掌握天然土受荷过程中的变形破坏过程,从而为考虑土结构性的结构物的设计、地基加固等提供依据。近年来随着高、深和大型建筑的兴建,结构性粘土的研究变得尤为重要。从结构性粘土的微观变形机理、结构性土样的制备、土工特性和数学模型等几个方面,介绍了国内外学者的研究进展,认为进行原位测试、结构性土样的制备及细观结构参数的量测方法、考虑细观结构的数值方法和建立考虑微观变形机理的宏观本构模型是进行结构性土研究的发展方向。     

乌鲁木齐霾天气PM10单颗粒物理化学特征

为了解乌鲁木齐冬季污染天气形成过程中大气颗粒物化学组分的变化,探讨霾天气快速形成的主要原因,应用扫描电镜/X射线能谱仪(SEM/EDX)对2013年2月乌鲁木齐东南郊一次典型霾天和正常天气所采集的大气颗粒物(PM₁₀)样品进行了微观形貌和化学组成的对比分析。结果表明:伴随着霾形成过程细粒子浓度呈现急剧上升趋势,PM_1.0/PM₁₀比值高达0.77。SEM/EDX观测显示,霾天形成前后,PM₁₀的形态结构和元素组成存在较明显的差异,霾天规则的石膏颗粒占规则颗粒的71.1%,明显高于正常天气,表明大气颗粒物的硫化现象比较普遍,大量硅铝酸盐飞灰说明采样点周边有较明显的燃煤源输送;二次无机颗粒组成主要为硫酸盐颗粒,由正常天气的16.1%增加到24.6%,高浓度硫酸盐与乌鲁木齐东南郊此次霾形成有密切的联系。     

观察微观特征 知晓宏观分布

河流的主要补给形式有大气降水补给、季节性冰雪融水补给、高山冰雪融水补给、湖泊水补给和地下水补给等。如何掌握并加以区分呢？首先从各种补给形式的径流量变化图中的微观特征看：大气降水补给是大多数河流最主要的补给形式,径流量随降水的变化而变化,水量变化大（见图1）;季节性冰雪融水补给主要在春季,水量变化较缓和,春季积雪融化形成春汛（见图2中A）;     

冻融循环对固化污泥力学及微观结构特性影响

冻融循环作用会改变固化污泥工程特性,影响固化污泥堆体稳定及安全。在封闭系统下对固化污泥进行冻融循环试验,每经历一次冻融循环,就测定固化体的无侧限抗压强度、渗透系数等工程指标,并根据试验结果选取试样进行扫描电镜和压汞试验。研究结果表明：第1次冻融循环作用使固化污泥强度衰减30%,渗透系数增大80%,随后变化幅度逐渐降低;经过约6次冻融循环后,固化污泥强度衰减幅度高达50%,渗透系数增加约1个数量级,随后基本保持恒定,渗透系数的变化较无侧限抗压强度变化表现出微弱的滞后性。随着冻融循环次数的增加,固化污泥孔隙体积逐渐增大,固化污泥强度逐渐降低,渗透系数逐渐增大。在封闭系统下,固化体内部水分结冰引起的总膨胀体积恒定,固化污泥内部水分分布均匀。当冻融循环作用达到一定次数后,孔隙体积不再持续增大,只是在空间上重新融合分布,使各参数逐渐达到恒定状态。研究成果对寒区污泥固化填埋的安全处理处置提供技术参数和指导。     

不同剪切作用下水合物钻井液微观结构试验研究

在钻进水合物地层过程中,井壁附近水合物的分解和环空中水合物的分解与再形成,很可能会引起井壁失稳坍塌以及环空堵塞等复杂情况,从而影响钻井的顺利进行。在此过程中,由各组分相互作用形成的钻井液微观结构起到了至关重要的作用。但由于多组分钻井液的微观结构非常复杂,文中仅针对组分简单的水基聚合物钻井液(NaCl、CMC、PVPK90相互组合),考虑钻井液在井底钻头与环空处所受的不同剪切作用(分别为600r/min和6000r/min),结合冷冻干燥方法,利用扫描电子显微镜观测了这两种剪切作用后不同组分的水基聚合物钻井液相应的微观结构。结果表明,聚合物分子以网络骨架结构形式悬浮于钻井液中,一小部分水分子、无机盐离子等被吸附在聚合物骨架结构表面上,大部分水分子、无机盐离子等小分子物质游离于聚合物网络骨架孔隙中;对于环空中含水合物的岩屑,热量主要通过网络骨架结构的热传导与充填其中流体的对流导热而传递至岩屑表面,而后通过热传导进一步向岩屑内部传递;钻井液的微观结构随着剪切作用、浓度与组分的改变而发生变化,这就对上述的传热过程产生影响,进而对钻井液中水合物分解的传热特性产生影响。     

红壤丘陵区农业开发中的生态环境效应及其调控

文章以江西余江县为例。通过实验研究，历史资料对比分析及邻近参照等方法。研究红壤区农业开发中的生态环境效应。农业开发引起的微观环境效应在于改变土壤水分及其运动状况，加速土壤物质迁移及降低土壤肥力质量；区域性效应是植被减少，农业面源污染，水土流失扩大及气候异常；全球性影响除区域集聚效应外，则是农业活动中产生的温室气体对全球气候的影响等，采取的调控对策主要是：保持合理开发，适当减轻土地压力，优化农业开发模式，更新农业耕作技术。强化环境整治与生态建设。