辐射雾微结构精细化观测研究

为研究FM-120雾滴谱仪不同采样频率(5 Hz、1 Hz)对辐射雾微结构观测的影响,2020年冬季在连云港东海县开展了为期58 d的雾外场精细化观测。在2020年12月28日一次辐射雾过程中使用5 Hz和1 Hz两台不同频率的雾滴谱仪开展辐射雾精细化观测研究。研究发现,相较于1 Hz的观测结果,5 Hz更容易观测到雾的微物理量的极值。从整个雾过程来看,5 Hz雾滴谱仪平均成1 Hz后的结果在雾的形成和消散阶段与1 Hz雾滴谱仪的原始结果的相似度较低,但在雾的成熟和发展阶段相似度较高。从谱型来看,5 Hz和1 Hz观测到的谱型基本类似,主要差别出现在峰值。5 Hz和1 Hz均能反映此次雾过程中不同阶段微物理之间的关系,主要差别出现在雾的形成阶段,这可能是5 Hz在此阶段观测到的活化并凝结增长的新雾滴相对较少所导致。     

南黄海中部泥质区黏性土的微结构特征及其成因分析

通过对南黄海中部泥质区27张黏性土微结构图片的分析,发现该区黏性土具有粒状链接结构、絮状链接结构和黏土基质结构三种微结构类型,以黏土基质结构为主。分别从地形特征、物质来源、水动力条件、沉积速率等宏观因素,以及粒度成分、矿物组成、化学成分等微观因素分析微结构的成因,得知平坦的海底地形、较弱的水动力条件、较长的搬运距离使得研究区沉积物来源较少,沉积速率较低,沉积物颗粒以粉粒和黏粒为主。伊利石、绿泥石和蒙脱石等黏土矿物和有机质含量较高,这些物质成分的亲水性特征使得研究区的黏性土易吸水膨胀,微结构类型以孔隙非常发育,结构极为疏松的黏土基质结构为主。研究成果揭示了南黄海中部泥质区黏性土宏观工程性质的微观机理,加深了对海洋沉积物工程性状的认识。     

利用扫描电镜研究土的微结构有关问题

本文根据多年的工作体会,认为在应用扫描电镜研究上的微结构时,必须在样品的制备上准确地反映其原来面貌;必须在电镜下进行多试样多视场的观察,以统计的观点作科学的、正确的分析判断;利用扫描电镜观察的结果对某种土和土体的工程力学性质进行评价时,必须与其宏观的特性以及其它测试方法的结果有机的结合,进行全面的分析,才能得到较正确的结果。     

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。     

黄河水下三角洲液化与未液化粉土的工程地质性质对比研究

以黄河水下三角洲埕岛海域海底粉土为研究对象,分析液化后重新固结粉土与未发生过液化粉土的工程地质性质差异,从浅地层剖面影像、土体的静力学参数、动力学参数、微结构特征等方面对比论述二者的不同,从而分析液化对粉土工程地质性质的改造作用。研究结果表明,粉土液化后层理结构消失,土体的主要静力学参数及动力学参数均增大,微结构特征表现为面孔隙比、圆形度及分形维数均减小,总体上土体液化固结后工程地质性质提高,若使液化过的粉土再次发生液化,需要更大的外动力条件才能实现。由于液化后粉土层理结构改变,细粒物质析出,颗粒重新排列,形成更加稳定的结构,从而强度随之增大。     

淤泥-新填土接触界面渐进剪切破坏微观分析

坝前淤泥面加坝中淤泥坝基和新填筑坝体的接触界面是整个加坝体的薄弱部位,为了进一步探究不同工况下接触界面渐进剪切破坏特性,以宁夏南部山区西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象,在改进常规应变式直剪仪的基础上,利用电镜扫描技术,通过控制剪切位移增量的方式对接触界面渐进剪切进行了微观试验研究,并且基于逐步回归分析法获得了影响接触界面强度参数的微结构显著性变量,建立了反映两者关联性的回归方程,研究表明：不同压实状态的淤泥土造成的界面颗粒胶结和结构的改变,是影响界面抗剪强度增加的主要原因,存在一个界面“最优黏结”状态;随着剪切位移增加,界面土颗粒从独立分布的单粒结构的接触形式,逐渐发育成以面-面、边-面接触定向排列的薄片状结构,最终形成不易压缩的块状粒团结构;界面孔隙微结构参数变化规律与宏观黏聚力、内摩擦角变化具有相关性。研究结果可以为坝前淤泥面加坝工程的设计与施工提供参考依据。     

浙江青田单斜晶系叶腊石微结构的高分辨透射电镜研究

采用X射线粉晶衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HR-TEM)及X射线荧光光谱(XRF)对青田叶腊石的矿物学特征进行了较为系统的研究。结果表明:叶腊石矿物颗粒微结构中最基本的构成单元为纳米板片,且该板片多呈聚集态,单层板片面积大小不一,厚度为(8±2)nm。XRF分析结果表明青田叶腊石原矿混合物中SiO2与Al2O3的分子个数比为6.2,明显高于纯叶腊石中SiO2与Al2O3的分子个数比4.0。HR-TEM对叶腊石晶体结构的研究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XRD结论一致;且XRD分析结果证实其伴生矿为石英,该结论与XRF所获得的青田叶腊石的"富硅"特征吻合。此外,叶腊石微结构中存在着较明显的晶体缺陷。在高能电子束辐照作用下,叶腊石晶体结构发生明显的破坏,并最终转变为非晶态结构。     

结构性吹填土剪切破坏的微结构效应

室内压缩试验、剪切试验和灵敏度试验分析表明吹填土的微观结构对其力学性质有很大的影响,是一种强结构性土。通过对剪切试验过程土样微观SEM照片进行微结构定量分析,探讨了孔隙和结构单元体微结构参数与轴向应变之间的关系。最后,对结构性吹填土剪切破坏的微结构效应进行了简要分析。结果表明,吹填土的剪切过程经历了孔隙气体压缩-水分运移、团粒散裂-颗粒滑移明显-结构破坏和新结构形成三个阶段。     

利用三架飞机联合探测资料分析层积混合云催化物理效应

利用2009年4月18日三架飞机联合探测层积混合云资料,结合MICAPS再分析资料、雷达、卫星及地面台站资料等,在准确区分自然云区与催化响应区的基础上,对这次降水性层积混合云的微结构和催化物理响应进行了深入研究。结果表明:云上部(4 800 m层,距云顶1 700 m,距云底3 000 m)累积了云中大部分的过冷水,是云内发展强盛区;云上部嵌入式积云区温度低于周围层云区2℃,积云区含水量分布不均,最大值为1.5 g/m~3,标准差为0.4 g/m~3,而层云区含水量最大值和标准差分别为0.6 g/m~3和0.15 g/m~3,积云区和层云区的云滴谱峰值直径分别为25μm和15μm,云滴数浓度的量级分别为102cm-3和101cm-3。对催化云而言,此次联合探测在4 800 m层捕捉到嵌入式积云区的催化响应,人工播撒Ag I会促进该层云的消散过程,催化后1 h内云区占比由71%降至13%,云中液态含水量持续减少且趋于均匀分布,催化后10 min与20 min云中含水量的最大值分别为1.0 g/m~3和1.5 g/m~3,标准差为0.3 g/m~3和0.15 g/m~3,凇附与聚合增长为主要冰相微物理过程,云滴谱先变窄,后因H-M冰晶凇附繁生而拓宽;在云的中下层则受上层催化影响而产生旺盛云区,10 min内该层云区范围显著扩大,云滴及冰相粒子尺度均增加一倍,同时旺盛云区自上而下扩展。     

迁移条件下磷污染红土的宏微观特性研究

以云南红土为研究对象,以六偏磷酸钠为污染源,通过磷污染红土的土柱迁移试验,探讨了土柱不同位置深度磷污染红土的宏微观特性。试验结果表明:随着土柱位置深度的增加,磷污染红土的相对质量、黏粒含量减小,液限、塑限和塑性指数中上部存在最小值;新生成不稳定的-钠铁矿,红土中磷的含量在中上部出现最大值,土柱表层氧化亚铁的含量最大;其微结构图像由上部致密的鳞片状单元向中部松散的凝块状进而向下部紧密的蜂凝状单元变化,对应孔隙比在中上部存在最大值;浸泡液的铁铝离子浓度随迁移时间延长而增大,渗流液中存在痕量的铁铝离子。磷与红土的作用机理可以从磷土间所存在的水解、吸附络合、还原氧化、成盐等作用过程来解释。其综合作用的结果改变了磷污染红土的宏微观特性。