基于Matlab和IPP的黄土孔隙微观结构研究

黄土的孔隙结构是区别于其他土类的重要特点之一,黄土的湿陷、震陷等宏观力学表现与其孔隙结构密切相关。本文开发了利用Matlab和IPP(Image-Pro Plus)软件相结合的方法对黄土微结构图像进行处理,提出了一种基于灰度计算土的三维孔隙率方法,并对青海西宁、甘肃永登、甘肃兰州、宁夏西吉和山西芮城五处场地的原状黄土微观结构进行了定性与定量分析。结果表明:不同地区的Q3黄土微结构往往与地域、深度以及气候条件密切相关。在定性方面,六盘山附近及以东的地区降雨量较为丰富,颗粒以集粒和凝块为主;而六盘山以西的地区气候较为干旱,颗粒之间接触面较小,易形成架空孔隙。在定量方面,在空间上自西北向东南,黄土大孔隙含量增加;在深度上自上至下,黄土颗粒相互靠拢,粒间距离减小,大孔隙含量减小;随着深度的增加,地应力逐渐增大,黄土颗粒和孔隙受到挤压发生转动和变形,中孔隙和大孔隙的椭圆率变小,其中大孔隙变化显著;土体发生重塑,孔隙排列变得有序,孔隙大小以及孔隙面积在各个区域分布相对均匀,分维数和概率熵减小,玫瑰图曲线变得圆滑。     

准噶尔盆地南缘断裂带显微构造特征与活动时代

对准噶尔盆地南缘霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带中的断层泥和构造岩显微构造进行了研究,并对断裂带中的石膏、石英脉和断层泥进行了ESR测年。显微构造研究表明,断裂带至少经历了3期构造变形,断层泥和石英碎粒中既发育有线状擦痕、阶步等粘滑活动显微构造,也发育有剪切滑动、定向排列等蠕滑活动变形现象。ESR测年结果显示,霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带形成于1.5Ma前,在0.4~1.0 Ma和0.08~0.12 Ma期间进行了二次再调整。断裂活动时间与青藏高原阶段性隆升的时间一致,说明准噶尔盆地南缘霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带的形成与青藏高原的隆升过程密切相关。      

卢氏膨胀岩湿胀软化特性研究

为研究卢氏膨胀岩湿胀软化特性,开展了膨胀性试验和常规三轴试验。并将泡水前后的膨胀岩进行扫描电子显微镜（SEM）试验和氮气吸附（NA）试验。为充分考虑膨胀岩内部颗粒之间的胶结作用和原始结构,试验样品采用原状膨胀岩。试验研究结果表明：膨胀岩吸水膨胀具有明显的各向异性,轴向膨胀率大于径向膨胀率且在1.5倍左右;随着相对含水率的增加,峰值强度呈先快速降低再缓慢降低的变化趋势,弹性模量和黏聚力呈增加趋势;在围压保持不变的情况下,随着含水率的增加,膨胀岩破坏形式由张拉破坏、张剪破坏向剪切破坏转变,并且膨胀岩破坏时表面裂缝增多。微观试验结果显示,泡水后膨胀岩微观结构裂隙比泡水前增多,孔隙发育明显,这是膨胀岩软化的根本原因。     

昔格达组半成岩微观结构与力学性质研究

以金沙江寨子村昔格达组半成岩为研究对象,通过X射线衍射、电镜扫描,测定了矿物成分、天然与饱和状态矿物颗粒微观结构;通过三轴压缩试验,研究了昔格达组半成岩受水和围压影响的强度及变形变化规律,并探讨了微观机制;通过对昔格达组半成岩、土、软岩强度指标与含水率的关系进行统计,分析了昔格达组半成岩不同于土和软岩的强度特性,并给出了针对此类岩土体的工程分级建议。研究表明：（1）微观结构显示昔格达组半成岩有明显不同于土和岩石的弱胶结结构特征,在饱和后胶结结构易遭破坏;（2）昔格达组半成岩黏聚力、摩擦角均随含水率增加而减小,平均模量在高含水率下随围压增加而增大,围压一定时随含水率增加而减小;（3）昔格达组半成岩、土、软岩的黏聚力大小为软岩>昔格达组半成岩>土,黏聚力对含水率的敏感性为软岩>昔格达组半成岩>土,摩擦角对含水率的敏感性为土>昔格达组半成岩>软岩;（4）将Φ50 mm×100 mm标准试件的单轴抗压强度在0.2～3 MPa,黏聚力在30～200 kPa的岩土体归类为硬土?软岩,建议在工程实际应用中将其与岩石和土进行区分。     

土微观结构测试方法存在不足与建议

综述了微观测试方法的发展历史和应用现状,针对当前主要土微观结构测试方法,对关键技术和理论进行了阐述,指出其各自优缺点和适用范围。提出其在土微观参数提取、动态测试观察、土结构性参数方面还存在不足并给出建议。     

Si含量对镍基合金氧化保护膜影响机制的研究

本文对镍基合金中Si在弱氧化环境下表面氧化成膜特性进行了研究。利用XRD、SEM、EDS等检测手段对试样进行了检测分析,结果发现:合金表面氧化膜的形成动力学对镍基合金的Si含量非常敏感。当合金元素Si的含量较高时,由于连续的非晶SiO2膜在表层氧化铬与奥氏体基体之间的富集阻碍了Cr离子的向外扩散,导致在奥氏体区之上形成了较薄的氧化铬膜;共晶组织区域由于不会形成连续的SiO2非晶膜,仍然可以作为Cr离子的快速扩散通道,使得在该组织区域形成大量的脊状氧化物。奥氏体组织之上的氧化膜厚度与基体的Si含量成反比。     

石英示踪物源研究进展

综述了石英的性质和它作为有效指示剂来示踪物源的理论基础,进而详细介绍了使用扫描电镜、质谱、电子自旋共振和阴极发光等仪器对石英矿物的表面微结构、氧同位素比值、形成年龄和阴极发光颜色等特征进行研究来追踪物源的方法以及这些方法的可行性。还根据近年来研究者应用石英矿物来示踪物源的研究进展提出了今后利用石英研究物源需要注意的4个问题。     

真空加固前后软土工程地质性质研究

借助X-射线、扫描电镜及计算机图像处理等技术，对海积软土真空预压加固前后的结构特征进行定量分析，并结合室内试验，对比研究土体微观结构和工程性质的变化，探讨真空预压加固的机理。研究表明真空预压加固效果明显，软土工程性质得到改善。加固前软土的微结构以蜂窝状、团粒-絮凝状结构为主，大孔隙较多；加固后以团粒状结构为主，粒内和粒间孔隙变小；加固后结构单元体和孔隙未形成明显的定向性。这与堆载预压加固的结构变化显著不同。真空预压加固是在球应力即等向压力下固结。     

粘性土地基在动荷载作用下变形分析

通过室内模型试验从宏观与微观结构讨论了粘性土地基分别在静载、动载作用下横向位移、竖向位移随深度的变化规律、地基应变与最大剪应变分布。分析研究了粘性土微结构动态环境能场、外部环境条件变化与其内在介质环境变化之间的密切关联。结果表明,动载比静载作用下的位移、应变、剪应变大得多,特别是对地基的浅表处影响不仅范围大而且深度加大。试验结果还表明偏湿土和受振动的土击数越多,对土的初始结构损伤越厉害,但土的后期结构强度有所提高。     

Evidence of microstructures and fluid inclusions for the origin of polycrystalline quartz ribbons in high-grade metamorphic rocks in Daqingshan resion

Polycrystalline quartz ribbons in high-grade metamorphic rocks from the Daqingshan region, are typical microfabrics of, and provide information for, deep crust deformation and metamorphism. The quartz ribbons have straight boundaries and extend stably along gneissosity. They truncate other mineral grains in the rocks and may contain inclusions of such minerals that are lens-shaped and oriented. They frequently end into branching termination. Analysis fluid inclusions in polycrystalline quartz ribbons reveal that the complex types of fluid inclusions are inhomogeneously distributed. They are obviously different from inclusions captured at granulite facies, in both fluid compositions and T-P estimations. Based on microfabric and fluid inclusion analysis, the polycrystalline quartz ribbons are suggested to be formed by SO2-rich fluids filling micro-fractures that are parallel to early gneissosity. The SO2 composition is derived from the deformed host rocks. The fluid phase has significant effects on the rheological characteristics, fracturing of rocks, and formation of quartz ribbons.