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聚合物改性沥青微细观相态结构的流变学响应特征

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中国石油大学学报（自然科学版） 2023年第1期47卷 183-188页

作者：梁明王川栾学昊张宁辛雪张圣涛汪健江张云风山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东高速集团有限公司山东济南250014

采用荧光显微镜研究不同SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物)改性沥青的微观相态,测定不同相态结构SBS改性沥青的黏弹参数并构建流变函数曲线,深入分析流变曲线变化和相态结构间的关系。结果表明:随SBS质量分数从3%增加到7%,改性... 详细信息

采用荧光显微镜研究不同SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物)改性沥青的微观相态,测定不同相态结构SBS改性沥青的黏弹参数并构建流变函数曲线,深入分析流变曲线变化和相态结构间的关系。结果表明:随SBS质量分数从3%增加到7%,改性沥青的微观相态呈现3种相态转变,即SBS相为分散相演变为SBS/沥青双连续相,再到沥青为分散相的相态;SBS改性沥青的储存模量依频曲线可以较好地反映3种微观相态结构,储存模量依频曲线出现“平台区”且曲线低频区斜率α>2,则说明SBS相为分散相,曲线低频区为幂率特征且斜率α≤1,则说明SBS微观上形成网络结构;储存模量的依温曲线也可区分SBS改性沥青的微观相态,而流变曲线Han图和框图(black diagrams)对3种微观相态没有明显响应特征。

关键词：改性沥青相态结构流变学响应微细观

煤尘微细观润湿特性及抑尘剂研发初探——以平顶山矿区为例

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煤炭学报 2021年第3期46卷 812-825页

作者：张建国李红梅刘依婷李喜员谢晶代志旭叶思琪李露明周伟奇赵赟郝海春炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室河南平顶山467002 四川大学水利水电学院四川成都610065 成都大学食品与生物工程学院四川成都610106 成都大学机械工程学院四川成都610106 深圳大学深地科学与绿色能源研究院广东深圳518060

煤矿开采逐渐向深部延伸,深部开采条件下煤尘灾害频发,防控难度高,除尘机理与技术仍然是深部开采科学高效除尘基础研究的难点与重点之一。以平顶山矿区丁、戊、己、庚4组煤层采集的原煤为研究对象,联合多种煤尘物理化学性质测试(工业分... 详细信息

煤矿开采逐渐向深部延伸,深部开采条件下煤尘灾害频发,防控难度高,除尘机理与技术仍然是深部开采科学高效除尘基础研究的难点与重点之一。以平顶山矿区丁、戊、己、庚4组煤层采集的原煤为研究对象,联合多种煤尘物理化学性质测试(工业分析,XRD,BET,SEM,FT-IR)、分子动力学模拟等手段,系统采用基础物性特征分析、润湿特性多因素影响探讨、分子层面润湿机理探索、抑尘剂改性讨论的研究思路,开展了基于煤尘微细观结构特征的除尘机理探索及新型抑尘剂研发初探。研究表明:平顶山矿区丁戊己庚4组煤层典型煤尘的润湿性大小顺序为戊>丁>庚>己,煤中有机质质量分数、水分质量分数、灰分质量分数、无机矿物成分质量分数、比表面积、含氧官能团等指标的显著差异将对煤尘润湿性能产生显著影响,比表面积、石英质量分数、羟基和醚键数量越多,润湿性越好,固定碳质量分数越高,润湿性越差。联合煤的红外光谱分析和分子动力学模拟,根据平顶山矿区煤尘亲水官能团特征,研究了水分子在不同数量羟基和醚键修饰的煤表面吸附过程,进一步揭示了煤尘润湿性能的强关联因素,表面羟基数量正相关于吸附水分子能力,而煤尘醚键数量对于吸附水分子能力存在极大值。基于煤尘微细观特征对其润湿性的影响机制,考察了3种非离子表面活性剂对4组煤尘的润湿除尘特性,基于表面活性剂分子结构对煤尘润湿的作用机理,针对平煤矿区煤尘提出了引入芳香环结构实现新型抑尘剂改性的解决思路。

关键词：除尘技术润湿性表面活性剂接触角抑尘剂平顶山矿区微细观

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IC10合金的微细观本构模型研究

IC10合金的微细观本构模型研究

水-岩作用下砂岩力学特性及微细观结构损伤演化

第十八届中国科协年会——分6军民融合高端论坛

作者：李鑫张宏建徐颖周杰南京航空航天大学能源与动力学院机械结构力学及控制国家重点实验室

镍基高温合金IC10由于其优良的性能,特别是其在800℃范围内的屈服反常特性使得其越来越受到航空领域的青睐。本文以IC10合金为研究对象,研究了各种位错密度相互联系作用对材料的宏观流动应力的影响,同时充分考虑了微观两相相结构以及晶... 详细信息

镍基高温合金IC10由于其优良的性能,特别是其在800℃范围内的屈服反常特性使得其越来越受到航空领域的青睐。本文以IC10合金为研究对象,研究了各种位错密度相互联系作用对材料的宏观流动应力的影响,同时充分考虑了微观两相相结构以及晶界对材料整体性能的影响,给出了一个从微观结构变量到宏观力学性能的完整的本构模型。采用有限元方法进行计算后与试验结果进行比对,结果表明提出的本构模型具有一定的准确度。最后进一步研究了本构模型中滑移系初始分切应力门槛值和平均拖拽阻力D对仿真预测结果的影响。

关键词：金属材料微细观本构模型位错密度

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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岩土力学 2019年第9期40卷 3447-3456页

作者：邓华锋支永艳段玲玲潘登李建林三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室

在库水位反复升降作用下,库岸边坡消落带部分岩体处于浸泡―风干循环状态,其力学特性的劣化将直接影响库岸边坡的变形稳定。以三峡库区库岸边坡消落带砂岩为研究对象,设计并进行了考虑浸泡―风干循环和水压力升降变化的水-岩作用试验。... 详细信息

在库水位反复升降作用下,库岸边坡消落带部分岩体处于浸泡―风干循环状态,其力学特性的劣化将直接影响库岸边坡的变形稳定。以三峡库区库岸边坡消落带砂岩为研究对象,设计并进行了考虑浸泡―风干循环和水压力升降变化的水-岩作用试验。结合SEM电镜扫描,分析了水-岩作用对砂岩微细观结构的影响,采用PFC^2D离散元软件对水-岩作用下砂岩的劣化过程进行了模拟分析。研究结果发现:(1)水-岩作用下砂岩的力学性能劣化效应明显,弹性模量和单轴抗压强度总体呈现先陡后缓的劣化趋势,其中前6次的浸泡―风干循环作用导致的劣化效应尤为明显。(2)水-岩作用下砂岩的微细观结构变化特征明显,由较致密的孔隙式胶结结构逐渐向不规则的蜂窝状结构发展,宏观上就导致了砂岩变形和强度特性的劣化。(3)由PFC^2D离散元模拟分析发现:水-岩作用导致岩石内部颗粒强度和颗粒间黏结强度逐渐劣化,非均匀性增强,荷载作用下的应变局部化特征逐渐明显,整体承载能力逐渐降低,破坏模式由典型的张拉破坏逐渐转变为剪切破坏。

关键词：水-岩作用浸泡-风干循环劣化微细观应变局部化

基于核磁共振技术的泥岩水化损伤孔隙结构演化试验

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煤炭学报 2019年第S1期44卷 110-117页

作者：张娜王水兵严成钢高健杰郭蓉王浩深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

岩石水化损伤的试验研究一直以来是许多学者关注的热点问题,以强度较高、孔隙率较大的沉积岩作为研究对象已屡见不鲜,但对强度和孔隙率均较低的一类岩石发生水化损伤尚且有待补充。基于此,选取泥岩作为本试验的研究对象,配制不同成分、... 详细信息

岩石水化损伤的试验研究一直以来是许多学者关注的热点问题,以强度较高、孔隙率较大的沉积岩作为研究对象已屡见不鲜,但对强度和孔隙率均较低的一类岩石发生水化损伤尚且有待补充。基于此,选取泥岩作为本试验的研究对象,配制不同成分、不同浓度和不同pH值的水化学溶液,对其进行浸泡试验。基于核磁共振测试(NMR)技术得到了岩样在不同浸泡时间的横向弛豫时间T 2谱分布,并对岩样的质量、孔隙率和pH值进行实时测定。试验结果表明:①在水岩化学作用下,各岩样的质量、吸水率和孔隙率均随浸水时间的延长而增大,具有良好的一致性;但不同水化学溶液中各参数增大幅度和增长速率有所差别。②泥岩在不同水化学溶液作用下的横向弛豫时间T 2谱分布均有2个峰值,第1个峰值(代表小孔径孔隙数量)明显高于第2个峰值(大孔径孔隙数量),所以泥岩水化损伤的主要原因是小孔隙数量的增多;不同水化学溶液浸泡后的泥岩样品损伤程度有明显差异,在0.01 mol/L NaCl溶液中,损伤程度为:pH=2>pH=12>pH=7,在pH=7的条件下:蒸馏水>0.1 mol/L NaCl>0.01 mol/L NaCl。③在pH=2的NaCl溶液中,泥岩的水化损伤最剧烈。随着浸泡时间的增大,核磁共振T 2谱分布曲线中的2个峰值均会增大,而且向右发生偏移,反映了泥岩水化损伤过程孔隙结构的演化特性,可将其孔隙演化过程概括为:裂纹萌生、扩展连通和裂纹贯通3个阶段。④对不同水化学溶液的pH值的测定结果表明,随浸水时间的延长,酸性条件下pH值逐渐升高,碱性和中性条件下pH值降低,但不同溶液的酸碱性随时间的延长均趋近于中性,水岩化学作用具有自平衡性。⑤根据岩样矿物组成和溶液pH值的变化,给出了不同水化学溶液中泥岩发生水化损伤的微观机理。

关键词：核磁共振泥岩水化损伤孔隙结构微细观

干湿循环对泥质砂岩力学特性及其微细观结构影响研究

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岩土工程学报 2016年第7期38卷 1291-1300页

作者：刘新荣李栋梁张梁王震重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400045

以取自三峡库区某边坡的泥质砂岩为研究对象,通过单轴、三轴压缩试验,对不同干湿循环次数作用后泥质砂岩的物理力学特性进行了研究。借助SEM电镜扫描,对不同干湿循环次数作用后的泥质砂岩的微细观结构变化进行了探讨。研究发现:随干湿... 详细信息

以取自三峡库区某边坡的泥质砂岩为研究对象,通过单轴、三轴压缩试验,对不同干湿循环次数作用后泥质砂岩的物理力学特性进行了研究。借助SEM电镜扫描,对不同干湿循环次数作用后的泥质砂岩的微细观结构变化进行了探讨。研究发现:随干湿循环次数(1~20)的增加,泥质砂岩的峰值应力、弹性模量、黏聚力和内摩擦角都逐渐降低,峰值应变表现出下降、稳定两个阶段。其微细观结构变化总体上可归纳为整齐致密状、多孔团絮状和开裂紊流状3个阶段。基于离散元软件PFC^(2D),研究了干湿循环对泥质砂岩颗粒的接触网络,力链分布和裂纹分布的影响。基于试验数据拟合,对经历不同干湿循环次数作用的泥质砂岩的莫尔–库仑强度理论表达式进行了修正。

关键词：干湿循环泥质砂岩力学特性微细观

非饱和Q_(3)黄土微细观结构特征及对强度特性影响机制

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岩土工程学报 2021年第11期43卷 2127-2133页

作者：韦雅之姚志华种小雷张建华空军工程大学机场建筑工程教研室陕西西安710038 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司四川成都610052

结构性是影响非饱和原状黄土力学变形特征的重要因素,但鲜有从微细观与宏观相结合的角度分析原状与重塑黄土结构性差异的相关报道。以同一物理力学条件下的非饱和原状Q_(3)黄土及其重塑土为研究对象,进行控制吸力和净围压为常数的非饱... 详细信息

结构性是影响非饱和原状黄土力学变形特征的重要因素,但鲜有从微细观与宏观相结合的角度分析原状与重塑黄土结构性差异的相关报道。以同一物理力学条件下的非饱和原状Q_(3)黄土及其重塑土为研究对象,进行控制吸力和净围压为常数的非饱和三轴剪切试验,并通过微细观扫描以揭示两者结构差异对强度特性的影响机制。试验表明原状和重塑Q_(3)黄土黏聚力c均随吸力增加呈线性增加趋势,且原状土黏聚力大于重塑土;内摩擦角受吸力影响较小,两者差异不大。原状黄土颗粒棱角明显,颗粒间为架空排列且具有良好胶结作用,结构性强并稳定;重塑黄土颗粒棱角浑圆,颗粒间为镶嵌接触且胶结作用破坏,土骨架作用不明显,结构性弱,形成的团粒结构易于压缩,团粒和颗粒联结不稳固,进而原状土具备更好的抵御外部剪切破坏的能力。同一物理条件下的原状和重塑黄土中孔径小于50μm分别占试样总体积的22.7%和16.3%,50~200μm孔径分别为71%和83.7%,大于200μm分别为6.3%和0%。这表明支架大孔隙结构没有为原状土提供更大的变形空间,而良好的胶结作用和结构性保证了原状黄土具备较高的强度特征。

关键词：非饱和黄土微细观结构性抗剪强度

液体形态对颗粒堆积型多孔介质传递特性的影响

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液体形态对颗粒堆积型多孔介质传递特性的影响

作者：范雪晶山东建筑大学

学位级别：硕士

多孔介质的热、质传递现象广泛地存在于自然界以及人类生活中,因此对多孔介质热、质传递特性的研究具有极大的工程应用背景和科学价值。目前,对含湿多孔介质的大部分研究主要是基于体积平均法,因而忽略了多孔介质内部微观结构影响。从... 详细信息

多孔介质的热、质传递现象广泛地存在于自然界以及人类生活中,因此对多孔介质热、质传递特性的研究具有极大的工程应用背景和科学价值。目前,对含湿多孔介质的大部分研究主要是基于体积平均法,因而忽略了多孔介质内部微观结构影响。从微细观角度出发,对液体对含湿多孔介质的表观特征和宏观传输特性的影响机理进行深入研究,这将有助于进一步了解含湿多孔介质宏观性质的具体影响因素。目前,对含湿多孔介质导热方面的理论研究主要侧重于导热系数与含湿率、颗粒粒径、温度等关系的确定,实验方面主要侧重于研究导热系数随水分含量等因素的变化趋势,而很少从微细观角度研究水分对含湿多孔介质表观性质和宏观传输特性的影响机理。不同含湿率下,液体在含湿多孔介质内部呈现不同的状态,进而影响颗粒的聚集状态,最终对含湿多孔介质的表观性质和宏观传递特性产生影响。本文中选用玻璃珠模拟堆积颗粒性多孔介质,选用纯水、0.01mol/LNaCl和0.02mol/L KCl溶液为液相介质,利用CCD结合体式显微镜对含湿多孔介质内部的微观结构进行了观察,并测量了含湿试样在不同含湿率下的表观体积,利用Hot Disk热常数分析仪测量了不同含湿率下的含湿试样的导热系数,并采用两相电极法对含湿试样的电导率进行了测定。通过微细观观察实验发现,含湿率较低时液体在试样内部的主要存在形式为液桥,含湿率较高时液体主要以联通形式存在。试样内部液体形态及分布的演化,导致液体对颗粒的作用力发生变化,进而影响颗粒的聚集状态,最终导致含湿试样表观体积和导热系数的变化。另外,含湿试样电导率的增长速率在不同的含湿率阶段呈现出不同的趋势,低含湿率时增长缓慢,而高含湿率时急剧增大,这与液体在试样内部的存在形态紧密相关。反言之,除了微细观观察实验,也可以通过电导率的测试结果确定含湿多孔介质内部液体形态发生转换的临界含湿率。本文基于具体实验建立了理论模型,推导了液体形态发生转换的临界含湿率与液体在颗粒表面的表观接触角之间的函数关系,并通过理论计算结果与实验结果的比较,发现两者具有较好的一致性。

关键词：多孔介质微细观形态接触角临界含湿率

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粒度对红砂岩力学性质的影响规律试验研究

粒度对红砂岩力学性质的影响规律试验研究

作者：郭宇航山东科技大学

学位级别：硕士

煤系地层多以沉积岩为主,其力学性质与采煤工程中的许多进程相关:巷道的支护、顶底板的维护及保护煤岩柱的留设等。且对煤炭开采的安全性极其重要。以煤矿领域常见沉积岩——砂岩为例,研究粒度如何影响岩石的力学性质、破坏过程及破坏... 详细信息

煤系地层多以沉积岩为主,其力学性质与采煤工程中的许多进程相关:巷道的支护、顶底板的维护及保护煤岩柱的留设等。且对煤炭开采的安全性极其重要。以煤矿领域常见沉积岩——砂岩为例,研究粒度如何影响岩石的力学性质、破坏过程及破坏形式对工程建设等领域具有重要意义。本文在国家自然科学基金(编号:51474134、编号:51774194)、山东省自然科学基金杰出青年基金项目资助(编号:JQ201612)资助下,针对粒度影响红砂岩力学性质的规律与机制,通过岩石力学试验、微细观试验和数值模拟试验展开了研究。对两种不同粒度的红砂岩进行了单轴拉伸试验、单轴压缩试验和三轴压缩试验,研究分析后发现:与粗粒度试件相比,较细粒度红砂岩试件的单轴抗拉强度、单轴抗压强度与三轴抗压强度相对较高,内部结构致密,失去承载能力时,岩石破碎程度高,内部颗粒之间的胶结程度高,试件的密实性较好。对两种不同粒度的红砂岩进行了单轴压缩试验及单轴循环加卸载声发射信号特性试验,研究分析后发现:单轴压缩过程中,与较粗粒度红砂岩相比,较细粒度红砂岩的峰值强度、弹性模量、峰值应变增幅分别为23.47%、18.01%、-4.7%。循环加卸载过程中,与较粗粒度红砂岩相比,较细粒度红砂岩的峰值强度、弹性模量、峰值应变增幅分别为43.64%、16.40%、-1.81%。对两种不同粒度的红砂岩进行了微细观结构方面的研究,采用光学数码显微镜、SEM电镜扫描设备和X射线衍射仪,研究分析了红砂岩的细观结构与矿物组分特征,发现颗粒的粒度是影响红砂岩内部空间结构及稳定性的主要原因。对两种不同粒度的红砂岩进行了数值模拟方面的研究,利用颗粒流数值模拟软件PFC模拟多种不同粒度下的红砂岩力学响应规律及力学性质。研究发现,随粒度范围的逐级增大,模型试件破坏时的微裂纹数量、应变能指数由急剧下降转变为缓慢下降,最后趋于平缓,峰值强度总体呈现出逐渐降低趋势。细粒度模型试件具有较低的起裂应力,微裂纹萌生、发育的开始阶段较早。

关键词：红砂岩粒度力学性质声发射微细观