項目背景:沿海地區(qū)飽和軟粘土產(chǎn)生的工程問題較多,但固結過程的微納米孔隙結構引起蠕變變形對宏觀力學特性危害較大但常被忽視。傳統(tǒng)工程地質(zhì)環(huán)境及土力學性質(zhì)的研究中,如排水通道的淤堵、地基土的不均勻沉降和沉陷等變形破壞等,對沿海地區(qū)的機場、地鐵、公路、鐵路、房屋等地基的危害極大,嚴重影響工程建設。 主要研究內(nèi)容:本課題基于重塑的飽和細粒土進行研究,針對孔隙結構與宏觀力學效應的科學問題,通過飽和細粒土的物理試驗模擬、物理力學性質(zhì)的室內(nèi)測試分析、微觀結構樣品的制備和掃描、結構模型的數(shù)值計算和分析等研究過程,研究多尺度(納米-微米-毫米等跨越6個數(shù)量級的尺度)細粒土的多物質(zhì)(孔隙、礦物、有機質(zhì)等3或4組物質(zhì)組分)結構特性及微宏觀量化關系。 重要結果:獲得微納米尺度孔隙結構的微宏觀特征、獲得飽和細粒土微納米孔隙與環(huán)境因素的量化關系、飽和土體孔隙水壓力的定量解析、飽和細粒土宏觀力學特征與微觀參數(shù)特征的聯(lián)系、實現(xiàn)飽和細粒土原狀樣品的微觀結構取樣技術、實現(xiàn)土體這類復雜材料的多物質(zhì)鑒別和定量定性分析技術,實現(xiàn)多物質(zhì)-原生礦物、次生礦物和有機質(zhì)的三維定量結果,實現(xiàn)土體固結過程的結構演化表征,實現(xiàn)土體多物質(zhì)材料組分的測試鑒別技術、多尺度結構連通性研發(fā)技術、微宏觀力學特征對比的avizo建模、DCM建模理論及方法等。 關鍵數(shù)據(jù):擾動樣品的三維模型數(shù)據(jù)源、基于DCM模型的聯(lián)通組分分析程序。 科學意義:本課題揭示了土體物質(zhì)組分、結構和宏觀性質(zhì)的相互制約作用,形成了一套土力學微宏觀分析方法,為進一步揭示地質(zhì)體材料的微宏觀理論提供可行性的切入口。 2100433B
我國沿海地區(qū)飽和軟粘土分布較廣,無論吹淤造陸工程,還是地下空間改造利用,通常會存在排水通道淤堵、強度增長緩慢、地基土不均勻沉降或沉陷等工程問題或地質(zhì)災害,這與其中含量較多的飽和細粒土的結構和性質(zhì)密切相關。為此,本項目將“飽和細粒土”作為研究對象,圍繞“微觀結構”和“宏觀力學特征”兩部分內(nèi)容,將微小孔隙的“微納米尺度”特征作為探討目標。通過過篩法和移液管法等技術制取飽和細粒土,綜合粒間吸力理論,考慮飽和細粒土在不同尺度效應和堆積方式中的微觀結構,確定合理的微納米孔隙測量尺度,建立微納米孔隙的結構特征數(shù)據(jù)元,并實現(xiàn)多種條件下力學強度與變形的監(jiān)測試驗與量化分析,探討飽和細粒土排水固結的強度增長過程中,微納米孔隙的發(fā)育規(guī)律與蠕變變形的量化關系,從微納米孔隙角度認識飽和細粒土固結機理,揭示不同尺度效應的飽和細粒土微納米孔隙結構及力學特征,探索擾動狀態(tài)下孔隙發(fā)育過程的蠕變模型,完善細粒土微觀力學理論。
孔隙比(void ratio)是指材料中孔隙體積與材料中顆粒體積之比,是反應材料密實程度的重要物理性質(zhì)指標。一般用e代表,e越大材料越疏松,反之,越密實。土壤孔隙率(n)是土壤顆粒之間的孔隙體積(Vv...
孔隙比e:土中孔隙的體積與土中固體顆粒的體積之比孔隙率 :土中孔隙的體積與土體總體積之比 關系:1孔隙比肯定比空隙率大,孔隙率肯定小于1 2如果已知孔隙比e,可以計算出孔隙率 ...
你好按砂墊層定額子目套用
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微米_納米尺度的材料力學性能測試
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為了掌握離柳礦區(qū)煤體孔隙結構對含氣性的影響,基于壓汞和液氮吸附試驗對區(qū)內(nèi)煤體孔隙結構的全孔徑分布特征進行定量分析,并對孔隙結構表征參數(shù)與煤體吸附常數(shù)、滲透率進行線性擬合,結合理論分析闡明了孔隙結構對煤體含氣性的影響,結果表明:微孔、過渡孔對煤體孔隙體積貢獻率分別約為43%、44%,中孔、大孔的貢獻率相對較低;微孔對孔隙比表面積貢獻率高達71%,其次為過渡孔約27%,大孔僅占0.02%。微孔比表面積與瓦斯極限吸附量滿足指數(shù)函數(shù)關系,且在煤體比表面積構成中占主導地位,控制著煤體的吸附氣含量。中孔、大孔在孔隙體積方面貢獻率僅為13%,對煤體游離氣含量影響較弱,卻與煤體滲透率存在一定正相關性,可作為游離氣的滲流通道和存儲空間。
對于尺度的劃分,不同的研究機構、不同研究領域的研究人員有不同的見解。材料學專家認為:10-12m~10-9m 之間的尺度屬于量子力學研究范疇;1 -9m~10-6m之間的尺度屬于納觀力學研究范疇;10-6m~10-3m之間的尺度屬于介觀力學研究范疇;1-3m~10-0m之間的尺度屬于微觀力學研究范疇;大于10-0m的尺度屬于宏觀力學研究范疇。而機械加工學科常常以10-6m(1μm)為加工誤差尺度,傳統(tǒng)切削加工的誤差尺度多以絲來衡量(1絲=10μm),精密加工的誤差尺度可達到微米級。由此可見:材料學以研究對象的特征長度作為尺度劃分的依據(jù),機械加工領域以研究對象的加工精度作為尺度的劃分依據(jù),從而把機械加工劃分普通加工、精密加工和超精密加工等,并沒有涉及到工件加工特征尺度的大小。
批準號 |
19702019 |
項目名稱 |
細觀隨機連續(xù)介質(zhì)的漲落及其宏觀力學效應研究 |
項目類別 |
青年科學基金項目 |
申請代碼 |
A0701 |
項目負責人 |
黃國君 |
負責人職稱 |
副研究員 |
依托單位 |
中國科學院力學研究所 |
研究期限 |
1998-01-01 至 2000-12-31 |
支持經(jīng)費 |
9(萬元) |
應用理論分析、數(shù)值計算和實驗的方法研究了非均勻介質(zhì)的漲落效應和非局部效應。建立了綜合反映漲落效應和非局部效應以及它們耦合作用的細觀力學模型-對偶團簇模型及其擴展形式;并揭示了非線性演化系統(tǒng)(群體位錯)漲落誘導無序-有序轉(zhuǎn)變的動力學機制;研究了漲落效應和非局部效應對非均勻介質(zhì)系統(tǒng)有效性能和應力強度因子表征的影響,建立了基于細觀力學的二階應變梯度本構關系。本項目的研究成果對于非經(jīng)典及統(tǒng)計連續(xù)介質(zhì)力學和細觀力學的發(fā)展具有一定的理論意義,對于許多工程非均勻介質(zhì)如:復合材料、混凝土、巖體和多孔介質(zhì)中的斷裂、變形局部化和應力集中問題等具有實際應用價值。 2100433B