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科研進展

武漢巖土所土的顆粒形貌研究獲進展

發表日期:2021-11-12來源:武漢巖土力學研究所放大 縮小

  顆粒特征通常代表著天然顆粒的形成歷史,反映其形成過程中的機械及化學作用類型。例如,由沉積作用形成的砂性土顆粒的特征取決于沉積物的來源及沉積條件;而殘積土由于沒有經過搬運及分選作用,通常含有多種礦物成分及級配特征。傳統的基于顆粒粒徑及級配的無黏性土評價方法,不能對顆粒形貌欠規則土所表現出的獨特的工程特性給出合理的解釋。

  為此,中國科學院武漢巖土力學研究所科研人員總結前人的科研成果,對顆粒形貌的物理表征、數值模擬及室內試驗等方面的研究成果進行了綜述分析。研究結果表明:顆粒形貌的描述主要基于3個尺度(形狀、棱角度及表面紋理參量),但由于技術手段和試驗設備的制約,多數研究結果仍是針對一個尺度或兩個尺度得出的;數值方法可以模擬單個凸性顆粒的形貌及其集合體的排列結構,但對于凹形顆粒的刻畫精度不理想;顆粒形貌與孔隙結構、天然休止角、界限孔隙比以及粒徑大小間存在著相關性;相同條件下,顆粒形貌對集合體的滲透系數、小應變強度、峰值強度及參與強度產生影響。該研究總結了當前對于顆粒形貌的研究現狀,并對顆粒形貌未來的研究工作進行了展望。 

  近日,相關研究成果以“土的顆粒形貌研究現狀及展望”為題,發表在《巖土力學》期刊中。研究工作獲得中科院戰略性先導科技專項(A類)(No. XDA13010203);自然科學基金面上項目(No. 41877271, No. 41572304);湖北省自然科學基金(No. 2020CFB243)等的資助。 

  論文鏈接:http://ytlx.whrsm.ac.cn/CN/10.16285/j.rsm.2020.1904

 

圖1 顆粒形貌參數示意圖 

 

圖2 查表法確定球度 

 

圖3 Zingg的卵石顆粒分類方法 

    

圖4 平面不規則顆粒形貌模擬過程 

(文/圖 海洋工程組)

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