陇南市三家地黄土地震滑坡形成机理研究

研究目的:5.12汶川大地震给人民生命财产造成了极大损失。震后10年内,将是次生地质灾害频发期。其中,滑坡是最为广泛、危害最大的灾害之一。正确认识地震诱发型滑坡形成机制,是防治设计的基础和依据。研究结论:以陇南三家地黄土地震滑坡为例,认为黄土泥岩顺层缓倾结构是此地震滑坡产生的内在因素,地处两构造交汇地带为滑坡形成提供内在动力,泥石流异常发育是滑坡形成的主要外部因素,而地震波传播方向与坡体应力场方向耦合、地震波与黄土显微结构的耦合及地震波与突发地下水异常的耦合是该滑坡形成的诱发因素。针对滑坡形成机理提出了防治建议,对认识地震诱发型滑坡形成机理,有效降低地震诱发的次生灾害,促进灾后重建工作有一定指导意义。     

酸性环境干湿循环条件下膨胀土的膨胀特性及微观作用分析

弄清酸雨及干湿循环共同作用下膨胀土的膨胀性能及其微结构与矿物成分的变化，对研究酸雨区膨胀土的基本性质劣化及工程问题意义重大。为此，以广西酸雨重灾区百色原状膨胀土为对象，模拟酸雨（pH=3，5，7）与干湿循环（n=1，2，3，4）两者共同作用的环境，开展了无、有荷膨胀率试验，并采用扫描电镜（SEM）、压汞仪（MIP）和X射线衍射仪（XRD）分析了该环境下试样的微结构及矿物成分的演变规律。研究结果表明：酸性环境使试样的膨胀率增大，溶液的pH值越小，膨胀率越大；随干湿循环作用次数的增加，不同溶液环境下试样的膨胀率均先增大后趋于稳定，且2次作用后的增幅最大；经酸性环境与干湿循环共同作用试样的膨胀率增大更多，溶液pH值为3和5，经2次干湿循环后其膨胀率比pH值为7的分别增长了24.7%和7.9%；上覆压力能明显抑制试样膨胀率的增长，设定测试压力越大，该值下降越显著。酸性环境与干湿循环共同作用下膨胀率增大的机理可通过微观结构分析作出解释：酸性环境作用下膨胀土中游离SiO₂，Al₂O₃，K₂O，MgO，CaO等胶结物出现不同程度的溶蚀和淋滤，削弱了叠聚体结构间的联结作用，使面面叠聚结构的排列趋于分散，微孔隙体积及数目不断增大，同时遭受干湿循环作用后，土中微孔隙加速发育，土颗粒与溶液水间化学反应更剧烈，致使其膨胀变形进一步增大。因此，酸雨重灾区的膨胀土工程建设，必须考虑酸性环境与干湿循环共同作用造成的膨胀土基本性质劣化的不利影响。     

N2红黏土水稳性机理试验研究

以某铁路隧道穿越N₂红黏土地层为依托，分析N₂红黏土的基本物理特征；通过压缩变形、剪切强度等试验手段，研究其水稳性特征，揭示浸水前后变形、强度特性的变化规律；采用粒度分析、X-RAY衍射分析、扫描电镜等方法，对其遇水变异机理进行了分析。结果表明:水是导致N₂红黏土物理力学性质发生变化的最主要因素，其水稳机理主要体现为物理弱化和化学弱化两个方面。     

陶瓷／金属梯度热障涂层的微结构与力学性能

讨论了由纯陶瓷层，陶瓷／金属梯度层、纯金属层及基体层４种不同层组成的梯度热除涂层的结构模型。梯度层的微结构沿厚度方向具有不同的陶瓷和金属体积分数分布曲线。采用多项式和幂函数２种分布函数来描述梯度层的微结构。     

三轴应力下黏性土的微结构及其演化规律

利用河海大学自行研制的岩土材料微细结构光学测试系统,进行三轴应力下黏性土微结构特征参数的定量分析,研究三轴应力作用下黏性土微结构的演化规律及其力学特性。研究结果表明:重塑黏性土样在围压较低时,以均匀性破坏为主,局部化变形破坏为辅;荷载作用下,颗粒或孔隙的聚合和崩解同时发生,没有那种过程占据明显的优势;压缩过程中,颗粒所占面积增加,孔隙所占面积减小;颗粒的初始扁圆度越高,压缩过程中颗粒圆度值降低幅度越大,颗粒形状变化也越明显;随着制样含水量的提高,颗粒圆度不断增大,其空间排列变得紧密;随着具有微膨胀特性的黏性土含水量的增加,土体的强度显著下降,加载后的应变率增大。     

NaOH含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜层微观结构和耐蚀性的影响

在由15 g/L Na2SiO3、12 g/L NaAlO2、3 g/L Na2B4O7、5 mL/L C3H8O3、5 g/L C6H5Na3O7及1~4 g/L NaOH组成的硅铝复合电解液中,利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金基体上制备了一系列陶瓷膜层.利用扫描电镜、膜层测厚仪分别研究了陶瓷膜层的微观结构及厚度;采用全浸泡实验和交流阻抗实验测试了膜层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能.结果表明：随着NaOH含量的增加,微弧氧化过程中的起弧电压和终止电压均呈线性下降;膜层的耐蚀性随着NaOH含量的增加先提高后降低,膜厚的变化趋势与其耐蚀性的变化趋势基本一致;NaOH含量的变化主要影响膜层内部致密层的耐蚀性能;当NaOH含量为2 g/L时,膜层最厚,膜层较致密,因而具有较好的耐蚀性能.     

等粒径多孔水泥混凝土内部结构与破坏机理

为了更好地分析等粒径多孔水泥混凝土内部结构与破坏机理的关系,利用BT500工业CT对等粒径混凝土试件进行了内部结构扫描,并利用图像处理技术进行了初步分析,再通过数值模拟技术分析了等粒径多孔水泥混凝土与传统多孔水泥混凝土组成和内部结构的区别,从微观角度对比、探讨了等粒径多孔水泥混凝土的破坏机理.分析表明:等粒径多孔水泥混凝土忽略了集料级配的嵌挤作用,通过提高水泥膜的厚度来完成集料之间的堆积,从而在确保空隙率的基础上提高强度;等粒径多孔水泥混凝土独特的内部结构使得其可以在获得大空隙率的前提下,具有较大的抗压强度的能力.同时考虑到空隙率大既有利于排水,又有利于抵抗拉应变,因此,等粒径多孔水泥混凝土的开发为解决高速公路重载条件下路面基层开裂奠定了基础.     

小鼠骨关节炎模型中胫骨软骨下骨微结构的Micro-CT分析

目的应用显微CT(Micro-CT)技术观察和分析小鼠骨关节炎模型中软骨下骨微结构的变化,为进一步了解软骨下骨在骨关节炎疾病发展中的作用提供一定的实验基础。方法野生型小鼠12只,随机均分为内侧半月板-胫骨韧带切断术组(DMM组)和对照组(假手术组)。术后8周,取两组动物术侧全膝关节置于Micro-CT仪器中进行扫描,应用三维重建处理和分析软件对内侧胫骨平台软骨下骨全部及其外、中、内1/3三个亚区域的骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁分离度(Tb.Sp)和组织骨密度(TMD)进行检测,并行膝关节的病理组织学染色。结果与对照组比较,DMM实验组小鼠在Micro-CT成像和组织学染色上均出现软骨下骨骨小梁增宽、致密、排列紊乱不均匀等表现,关节内侧缘可见骨赘形成;在全部亚区域的Tb.Th、外1/3亚区域的BV/TV与TMD、中1/3亚区域的BV/TV、Tb.Th与TMD、内1/3亚区域的Tb.Th均升高,而在全部亚区域的Tb.N、外1/3亚区域的Tb.Sp、中1/3亚区域的Tb.N与Tb.Sp、内1/3亚区域的BV/TV与Tb.N均降低。结论对小鼠DMM骨关节炎模型的胫骨软骨下骨多个亚区域进行微结构的Micro-CT测量分析可获得小鼠模型更加全面的数据资料。     

基于分形理论的土体微结构分析

从土体的微观结构出发，运用分形几何的理论，对土体分形结构状态进行研究。并用此方法对4种分别掺有外掺剂NCS—IV3.6％、白灰3．9％、水泥1．8％ 白灰3．6％、粉煤灰8．5％的4组加固土体进行微观分析，进而找出分形维数与4种加固土龄期和强度的关系，从微观角度揭示土体的强度形成机理。     

水泥稳定碎石基层裂缝形成微观分析

通过水泥稳定碎石基层混合料微结构扫描电镜照片,初步比较研究了水泥稳定碎石基层混合料掺加粉煤灰、外加剂的物理力学强度形成机理,并就该基层裂缝形成进行了微观分析.