Influence of damage on pore size distribution and permeability of rocks

The model proposed in this article relates permeability to porosity measurements that can easily be performed in the laboratory. The pore size distribution (PSD) curve is updated with strains and damage. The updated volumetric fractions of natural pores and cracks are introduced in the expression of permeability. Contrary to classical permeability models based on PSD integrations, the model proposed in this article accounts for possible changes in the porosity modes: one mode for undamaged samples and two modes for cracked samples. The proposed approach also accounts for varying states of damage, as opposed to classical fracture network models, in which the cracks pattern is fixed. The only material parameters that are required to describe the microstructure are the lower and upper bounds of the pores size for both natural pores and cracks. All the other PSD parameters involved in the model are related to macroscopic parameters that can easily be determined in the laboratory, such as the initial void ratio. The framework proposed in this article can be used in any damage constitutive model to determine the permeability of a brittle porous medium. Drained triaxial compression tests have been simulated. Before cracks initiation, permeability decreases while the larger natural pores are getting squeezed. After the occurrence of damage, permeability grows due to the increase of cracks density. The model performs well to represent the influence of the confining pressure on damage evolution and permeability variations. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

浸矿开采对离子型稀土基岩力学特性的影响研究

为研究原地浸矿母液对离子型稀土矿收液底板的侵蚀影响,以离子型稀土矿基岩（半/弱风化花岗岩）为研究对象,开展了室内浸矿模拟试验。对比分析了不同浸矿时间岩样的应力−应变曲线、峰值应力、峰值应变和弹性模量,获取了不同浸矿历时岩样的孔隙度和细观形貌特征,并运用盒维法对岩样的非线性裂纹特征进行了定量化描述。结果表明：浸矿侵蚀作用对离子型稀土矿底板基岩力学性质的影响主要表现在前150 d,破坏形式由贯穿破坏转变为贯穿破坏与片状剥落并存;浸矿母液侵蚀作用下,基岩力学特性呈现先大幅减小后大幅回升,其后在小范围波动现象,浸矿约60 d对基岩力学特性的影响程度最大;浸矿母液侵蚀造成基岩内小孔隙增长,导致表面出现腐蚀及孔洞现象;浸矿时间不同将造成岩石不同的微观结构变化。     

全吸力范围生物炭−黏土混合土的土−水特性

土−水特征曲线在研究非饱和土的水力与力学特性中发挥着重要的作用。生物炭具有多孔结构、高比表面积和强吸附的特性。将生物炭改性土应用于垃圾填埋场上覆盖层,因受自然环境因素的影响会使其水力特性发生改变。为了研究全吸力范围内生物炭掺量对生物炭−黏土混合土保水特性的影响,利用蒸汽平衡法（吸力范围 3～368 MPa）、滤纸法（吸力范围 0 ～40 MPa）和压力板法（吸力范围 0～1.5 MPa）控制土样的吸力,测定吸力平衡后土样的含水率和饱和度,得到全吸力范围内生物炭−黏土混合土的土−水特征曲线。试验结果表明：（1）3种吸力测试方法很好地表达了生物炭−黏土混合土全吸力范围内的土−水特征曲线。（2）生物炭能够影响黏土的保水性,但在一定的吸力范围内,生物炭−黏土混合土的保水性还与孔隙结构和孔隙中水的形态相关。（3）通过压力板法测得,试样的进气值随着生物炭掺量的增加而减小。当吸力值小于进气值时,曲线出现水平段,土样始终处于饱和状态,生物炭掺量越大,试样的保水性越好。（4）由生物炭−黏土混合土微观孔隙结构以及生物炭在黏土中的分布形态来解释生物炭改性黏土的保水能力随生物炭掺量的变化关系。     

猛犸牙与象牙的微生长结构及红外吸收光谱的差异性

猛犸象属古脊椎动物,其现存的猛犸牙多呈半化石状态。采用SEM,FTIR等分析测试仪器对猛犸牙和象牙的微生长结构、胶原蛋白等差异特征进行了研究。结果表明,象牙和猛犸牙主要由胶原蛋白和羟基磷酸钙组成,由胶原蛋白酰胺键致特征的红外吸收谱带分别位于1 663 cm-1（νC-O）,1 558 cm-1（νC-H）和1 240 cm-1（δN-H）处。石化作用导致胶原蛋白酰胺键受到不同程度的破坏,致使猛犸牙中胶原蛋白的红外吸收谱带强度递减。象牙与猛犸牙指向牙心的两组粗勒兹纹理的夹角存在着明显的差异,前者的最大夹角〉120°,后者的最大夹角〈95°。象牙的粗勒兹纹层具纤束状交织结构,结构致密、坚韧、细腻;猛犸牙的粗勒兹纹层多具叶片状结构,胶原蛋白纤束体数量明显减少,结构疏松,质地干涩,孔隙度增大,微裂隙发育,韧性变差。     

围压作用下冻结砂土微结构变化的电镜分析

利用扫描电子显微镜，对饱水冻结兰州砂土在－５℃和围压（０－２２ＭＰａ）下进行结构观测，结合围压对强度影响的宏观特征分析发现：当Ｏ≤σ〈８ＭＰａ时，结构以压密为主，强化作用占优势，强度随围压的增大而增大；当８≤σ〈１６ＭＰａ时，颗粒出现破碎现象，某些颗粒接触点处的冰发生融化，粒间摩擦减少，致使强度随围压的增大而缓慢降低，当σ≥１６ＭＰａ时，颗粒破碎程度加剧，某些团粒中出现大的裂隙，结构联结破坏，导致     

西安东部黄土断层活动性与显微结构的相关性

本文研究了西安东部包括临潼—长安断裂在内的三条活动断裂的黄土样品,运用扫描电子显微镜(SEM)分析了其微结构类型。根据微结构的组合特征讨论了断裂的粘滑(快速滑动)和稳滑(蠕滑)作用。断裂的粘滑作用与地震的关系密切,其微结构的组合标志为:结构定向性、随机性新生矿物和非粘结型滑面。     

真空预压作用下软土地基固结的分形研究

随着真空预压法在软土地基处理中的逐步应用，其软土固结的机理一直是探讨的课题，分形理论的产生为软土这一非线性系统研究提供了新的思路。针对真空预压作用下软土地基固结中存在的问题以及土体研究中的一些分形现象，用分形理论对其研究前景等进行了探讨，从宏观和微观两方面论证了真空预压作用下软土地基固结的分形研究是可行的。     

黄土湿陷起始压力判断探讨

本文结合扫描电镜照片(SEM)分析黄土湿陷过程中各组成单元微观结构的变化,引入方向性孔隙度函数,得出黄土的湿陷变形过程就是土体孔隙结构系数Jf值由小到大、再变小的变化过程。提出用孔隙结构系数Jf的值代替规范中黄土湿陷起始压力的判断标准。     

黄土压缩变形的微结构效应

通过微结构要素定量分析,研究了黄土在压力作用下的微结构要素变化规律,结构状态变化的阶段性和结构要素调整的差异性等问题,初步揭示了黄土宏观变形的微结构控制机理。     

原生白云石与交代白云石晶体的微结构对比研究

应用高分辨的透射电镜（ＴＥＭ）对原生白云石与交代白云石晶体微结构进行了对比研究。原生白云石晶体中微结构以位错、调制结构为主，调制结构规则，调制波长稳定，属生长调制；交代白云石晶体中的调制结构很不规则，波长变化大，有方解石残留。能谱分析显示两种白云石晶体中调制区与非调制区Ｃａ、Ｍｇ相对含量相差很大。两者微结构差异反映了成因上的不同