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.     

巴西绿欧泊的宝石学特征

近期国内珠宝市场上出现一种产自巴西的绿欧泊,该类绿欧泊表现出的宝石矿物学特征与传统的欧泊有着明显差异。采用常规宝石学测试手段,并结合电子探针、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、紫外吸收光谱等测试分析方法,就其化学成分、物相、微结构、谱学特征及颜色成因等问题展开初步研究。结果表明,巴西绿欧泊的主要矿物组成为蛋白石,含不等量的α-方石英和α-鳞石英等次要矿物,整体呈不规则胶柬状结构,局部微波纹理发育;该类欧泊主要由直径约10～30nm的SiO2球粒聚集而成;由H2O和M—OH倍频振动致近红外吸收谱带位于7000cm-1处,由H2O合频振动致近红外吸收谱带分别位于5200,5612cm叫处,由M—OH与[SiO4]合频振动致近红外吸收谱带位于4600-4100cm-1范围内。笔者还对巴西绿欧泊的呈色机理一并给予了探讨。     

墨西哥湾GC238区冷泉碳酸盐岩的微结构与石化微生物特征

采于墨西哥湾GC238海底天然气渗漏区浅表层的冷泉碳酸盐岩呈结核状产出,由方解石微晶和胶结物及少量的黄铁矿构成。胶结物由直径为0.1～0.5m的方解石化的球体、卵形体、棒状体组成,充填于方解石晶体之间。冷泉碳酸盐岩结核下表面发育有由方解石化的球体、卵形体、棒状体组成的薄层,其中的一些球状集合体(约5m)断面显示发育有核和外壳的层圈结构。黄铁矿呈草莓状,也具有相似的层圈结构。这种层状结构与活体古细菌被硫酸盐还原细菌包裹的层圈结构相似。样品中所保存的球体、卵形体、棒状体及其所组成的层圈结构可能是石化的甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌。     

粘性土微观结构简易定量分析法

作者根据计算机图像处理的基本原则，探索出一套粘性土微观结构简易定量分析法，经检验，这种方法简易，有效，对推广岩土结构定量化具有重要意义。     

水热条件下黄铁矿片、板状晶体的微结构

利用透射电子显微镜(TEM)系统观测了黄铁矿片、板状晶体的微结构,发现在水热条件下生成的黄铁矿片、板状晶体具有正方形、矩形等多种形貌。其中,正方形较多,矩形次之,另可见到一些其他不规则形状。黄铁矿片、板状晶生长完好,未见缺陷。经测定多数四边形片状黄铁矿的两组边分别平行(010)和(100),其生长晶面为(001);个别四边形片状黄铁矿的两组边分别平行(010)和(101),其生长晶面为(101),矩形片状黄铁矿长轴生长方向为001。在水热条件下黄铁矿以多形貌出现,黄铁矿的片、板状晶体多数是沿(001)面生长的结果,(001)为黄铁矿片、板状晶体的主要二维生长面,并沿001方向扩展,构成了二维晶体。     

基于微观结构的青藏高原风积沙导热系数变化机理研究

风积沙作为青藏高原一种重要的局地因素, 改变了多年冻土的赋存条件. 风积沙的导热系数特征对预报分析其对冻土赋存有利或者不利具有重要作用. 采用非稳态法对青藏高原红梁河风积沙进行了导热系数测试, 并结合电镜扫描/能谱分析, 从微观结构的角度探讨了风积沙的导热系数变化机理. 结果表明: 研究区风积沙平均粒度为242.427 μm; 标准偏差值为0.125, 分选极好; 偏度为0.359, 接近对称; 峰度值为1.086, 峰态中等; 颗粒粒径主要分布在75～500 μm之间, 沙粒均匀, 不含黏土及砾石成分, 自然堆积状态下其孔隙率为0.391. 天然状态下的风积沙颗粒呈类球形, 颗粒磨圆度高, 点与点接触, 颗粒间孔隙较大; 表面有明显撞击坑和擦痕, 这导致颗粒的比表面积增大, 连通性增强, 孔隙率增加. 干燥状态下风积沙颗粒的相互接触面积较小, 孔隙由空气填充, 导热系数较低; 而在湿润状态下, 正温时孔隙中的水间接增大了风积沙的接触面积, 导致其导热系数增大; 负温时, 孔隙内的水变成冰, 从而导致导热系数进一步增大. 天然状态下, 暖季地表风积沙含水量较低, 导热系数较低, 而冷季地表风积沙含水量较大, 导热系数较大. 此外, 风积沙为颗粒物质, 表面光滑, 颗粒之间粘性小, 孔隙未被填堵, 结构松散, 这些因素导致自然堆积状态下其渗透系数较一般细砂大, 透水性良好, 保水性差, 是防冻胀较好的换填材料.     

天津海积软土微观结构与工程性质初探

以天津地区海积软土为代表，讨论了海积软土在固结，剪切作用下微观结构的变化。阐述了海积软土力学行为的本质，并将微结构参数与力学强度建立了关系。     

丁二酸桥联双核铜Cu(C_3N_2H_4)_2(C_4H_5O_4)_2晶体的超分子结构及形貌特征

用XRD,SEM和TEM研究新型配合物Cu(C3N2H4)2(C4H5O4)2的超分子结构和微观形貌,并对新型晶体的平衡外形进行模拟计算,结果表明:该配合物分子具有丁二酸桥联的双核铜结构,中心铜离子处在2个咪唑和4个丁二酸以单齿配位组成的八面体中心,在ab平面,分子中有十四元大环,环内Cu(1)-Cu(2)原子间距为0.8031nm,C(2)-C(2′)为0.4183nm;在ac平面,沿着[010]方向分子内呈现凹的六边形纳米级孔洞;沿[100]方向分子依靠弱的氢键作用,层状堆积成三维超分子结构。此外,随着丁二酸的碳链沿[001]方向无限延伸,形成以铜离子为交叉中心的带状拓扑构型。SEM观察到晶体表面形成有明显的凹坑,区域呈现层状阶梯,说明晶体在(100)面遵照台阶-扭折模型呈层状生长结晶。TEM微区形貌像显示晶体存在条纹和缺陷结构,整体保持柱状构型,这与模拟的晶体平衡外形呈柱状一致。模拟结果表明晶体最易外显晶面为(100)面,外显比例达41.247%,这与晶体超分子层沿[100]方向通过氢键作用堆积,键作用力较弱密切相关。     

陕西宝鸡市三趾马红土工程地质特性及灾害效应

陕西宝鸡市渭河北岸地区厚层黄土底部普遍存在一套三趾马红土,其物理力学特性控制着滑坡灾害的发生。通过试验分析发现：①三趾马红土粘粒含量高（一般在37%~55%之间）、蒙脱石或伊利石/蒙脱石类膨胀性粘土矿物含量大（相对含量55%~75%,绝对含量21.99%~33.98%）、有效蒙脱石含量为18.61%~27.56%,比表面积平均值为204.7m2/g,最高达262.9m2/g,属于膨胀性粘土,物理化学活性强;②三趾马红土微裂隙发育、胶结程度差、易崩解,天然状态下为坚硬粘土,饱水后呈现可塑—软塑态,具显著膨胀性;③三趾马红土的天然强度相对较高,而遇水饱和后,粘聚力和内摩擦角明显降低,峰值强度和残余剪强度降幅在47%~63％之间。因此,三趾马红土在地下水作用下强度显著降低,成为高陡斜坡中的软弱地层,形成剪切带,控制着渭北黄土塬边地区滑坡的发育与分布。     

Deformation microstructures of olivine in peridotite from Spitsbergen, Svalbard and implications for seismic anisotropy

To understand the deformation mechanism and seismic anisotropy in the uppermost mantle beneath Spitsbergen, Svalbard, in the Arctic, the deformation microstructures of olivine in the peridotite of Spitsbergen were studied. Seismic anisotropy in the upper mantle can be explained mainly by the lattice-preferred orientation (LPO) of olivine. The LPOs of the olivine in the peridotites were determined using electron backscattered diffraction patterns. Eight specimens out of 10 showed that the [100] axis of the olivine was aligned subparallel to the lineation and that the (010) plane was subparallel to the foliation, showing a type A LPO. In the other two specimens the [100] axis of olivine was aligned subparallel to the lineation and both the [010] and [001] axes were distributed in a girdle nearly perpendicular to the lineation, showing a type D LPO. The dislocation density of the olivine in the samples showing a type D LPO was higher than that in the samples showing a type A LPO. The result of an Fourier transformation infrared study showed that both the types A and D samples were dry. These observations were in good agreement with a previous experimental study ( Tectonophysics , 421 , 2006, 1 ): samples showing a type D LPO for olivine were observed at a high stress condition and samples showing both types A and D LPO were deformed under dry condition. Observations of both strong LPOs and dislocations of olivine indicate that the peridotites studied were deformed by dislocation creep. The seismic anisotropy calculated from the LPOs of the olivine could be used to explain the seismic anisotropy of P - and S -waves in the lithospheric mantle beneath Spitsbergen, Svalbard.