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饱和细粒土固结过程中矿物组分与有机质的三维表征 被引量：7
1
作者 刘治清 宋晶 +2 位作者 李学 杨玉双 任玉琦 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期1299-1306,共8页
饱和细粒土颗粒细小,比表面积大,易与土体中的孔隙水、有机质相互结合形成团聚体,这种结合形式对土体的物理力学性质有着重要影响。本文从三维微观结构角度探讨饱和细粒土的多物质结构特征对其固结演化性质的作用。土样分成4种组分:孔隙... 饱和细粒土颗粒细小,比表面积大,易与土体中的孔隙水、有机质相互结合形成团聚体,这种结合形式对土体的物理力学性质有着重要影响。本文从三维微观结构角度探讨饱和细粒土的多物质结构特征对其固结演化性质的作用。土样分成4种组分:孔隙,有机质,多矿物组分和伊利石为主的矿物组分。通过同步辐射显微CT技术联合数据约束模型,获取多物质三维结构表征。伊利石为主的矿物组分,与孔隙呈共存结构,即使在1600kPa高压作用下仍不易排出孔隙水。有机质与伊利石为主的矿物组分易结合形成有机黏土颗粒,有机质不仅吸附在组分表面,而且嵌入组分结构内部;在土体固结过程中,有机质存在富集特征,40~400μm直径的有机质总体积逐渐增大,削弱土颗粒间的连结强度。本研究采用定性与定量分析相结合,获取了固结过程中矿物组分与有机质的结构表征,为特殊土体的微宏观性质分析提供一种可行性研究方法。 展开更多
关键词 矿物组分 有机质 同步辐射 μCT 数据约束模型
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饱和细粒土固结过程中微观结构研究 被引量：3
2
作者 李学 张鹏 宋晶 《人民长江》 北大核心 2019年第9期180-186,共7页
饱和细粒土物质组成复杂且结构尺度跨度大,受压后微观结构的变化可反映宏观力学行为。借助室内试验(压汞试验、计算机断层扫描技术)及数值模拟方法(数据约束模型),建立饱和细粒土微观结构三维模型,实现土体物质组分和尺度的初步概化与... 饱和细粒土物质组成复杂且结构尺度跨度大,受压后微观结构的变化可反映宏观力学行为。借助室内试验(压汞试验、计算机断层扫描技术)及数值模拟方法(数据约束模型),建立饱和细粒土微观结构三维模型,实现土体物质组分和尺度的初步概化与分类。并尝试从微观结构和微宏观定量联系方面解释固结压力对饱和细粒土微观结构的影响,从而探讨饱和细粒土固结时的微宏观特征,确定固结压力过渡值。目前微纳米级小尺度团聚体的定量信息无法采用其他方法获取,但采用数据约束模型分析方法可以揭示孔隙和矿物团聚体的大小和数量随压力变化的敏感性。固结压力中400kPa是压力过渡值,显示土体固结过程中孔隙收缩速度变慢,矿物团聚速度显著增加。饱和细粒土承受大于400kPa以上的压力后,孔隙和矿物连通体的多尺度组合特征变得稳定。结合土体压缩变形特征,推测饱和细粒土蠕变界限在400kPa左右,对应着土体结构破坏的临界压力。所采用的数据约束模型方法在突破微米级尺度后可实现微纳米尺度分析,可供其他工程材料研究参考。 展开更多
关键词 饱和细粒土 三维微观结构 临界压力 数据约束模型 μCT试验
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饱和细粒土固结的三维多尺度结构演化及微宏观性质分析 被引量：1
3
作者 李学 张鹏 宋晶 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期76-83,共8页
饱和细粒土具有多物质多尺度共存的特殊性,其微观结构的形态演变是土体具有复杂工程特性的根本原因.本研究采用数据约束算法(DCM)结合多能量同步辐射X射线μCT技术,解决微观定量表征这一难题.基于物质对X射线吸收系数的差异,将土样材料... 饱和细粒土具有多物质多尺度共存的特殊性,其微观结构的形态演变是土体具有复杂工程特性的根本原因.本研究采用数据约束算法(DCM)结合多能量同步辐射X射线μCT技术,解决微观定量表征这一难题.基于物质对X射线吸收系数的差异,将土样材料分成孔隙、有机质和矿物质3个组分,进而表征了土样在不同固结压力下的物质赋存及多尺度三维结构演化特征.结果表明,饱和细粒土中孔隙与矿物质容易共存且互呈团絮状结构,弥散于土体中的有机质体积较小,多与孔隙重叠或位于孔隙与矿物团聚体交界处.当土样受压从0增加到1600 kPa时,孔隙连通程度减弱而矿物质贯通程度增强.固结压力超过400 kPa时,大孔隙连通体消失,微纳米尺度孔隙连通体开始出现.土体由大孔疏松状变成小孔密集状,微观结构变化不规律.细粒土结构的变化不仅与初始孔隙和矿物分布有关,也与固结压力有关.微宏观定量分析表明,饱和细粒土的力学特性与微纳米、纳米尺度的孔隙和矿物团聚体联系密切,这可为土体蠕变机制分析提供可行性理论和技术. 展开更多
关键词 饱和细粒土 三维结构表征 微宏观性质 数据约束模型(DCM) 多尺度结构演化
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基于同步辐射X射线CT的无烟煤样孔隙分布表征 被引量：2
4
作者 王润花 王海鹏 +3 位作者 李建莉 王晋庥 李琨杰 Y.S.Yang 《CT理论与应用研究（中英文）》 2021年第6期691-700,共10页
本文利用同步辐射X射线对一沁水盆地无烟煤样在24 keV的能量下进行了成像,并重构得到其CT切片。分别采用数字地形模型(DTM)和数据约束模型(DCM)对样品的CT切片进行分析。研究结果表明,对本文所用煤样,DTM计算得到的煤样孔隙率与真密度... 本文利用同步辐射X射线对一沁水盆地无烟煤样在24 keV的能量下进行了成像,并重构得到其CT切片。分别采用数字地形模型(DTM)和数据约束模型(DCM)对样品的CT切片进行分析。研究结果表明,对本文所用煤样,DTM计算得到的煤样孔隙率与真密度和视相对密度实验法测得孔隙率较为接近,但利用DTM确定的阈值进行阈值分割提取到的样品孔隙率与DTM计算所得孔隙率之间偏差较大。DCM计算得到的孔隙率与DTM计算得到的孔隙率及实验测试结果均较为接近。DCM模型考虑了样品CT成像过程中的部分体积效应,得到小于CT体元的孔隙分布信息,在一定程度上拓展了CT成像技术的表征尺度。DCM计算结果显示,煤样中孔隙更多与煤基质和矿物组分以部分占据CT体元的形式存在。 展开更多
关键词 同步辐射CT 数据约束模型 数字地形模型 煤样孔隙率
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饱和细粒土孔隙结构定量表征
5
作者 李学 宋晶 +2 位作者 赵洲 李志杰 黄伟标 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A02期153-156,共4页
土的物质组成多样且结构尺度跨度大,多物质成分和多尺度结构影响土体结构特征。借助室内试验及数值模拟(数据约束模型),表征饱和细粒土固结过程中多物质成分的多尺度结构,并进行三维结构定量表征,侧重探讨饱和细粒土固结过程中孔隙结构... 土的物质组成多样且结构尺度跨度大,多物质成分和多尺度结构影响土体结构特征。借助室内试验及数值模拟(数据约束模型),表征饱和细粒土固结过程中多物质成分的多尺度结构,并进行三维结构定量表征,侧重探讨饱和细粒土固结过程中孔隙结构的变化特征。研究表明,饱和细粒土受压固结的蠕变界限在400 kPa左右,对应的界限孔隙值为0.4μm(微米孔隙)。随土样受压强度增加,土体中不同尺度的孔隙及其连通体数量均发生变化:孔隙和孔隙连通体数量都先增加后减少最后趋于稳定,但变化规律并不完全一致。孔隙数量在200 kPa压力时达到峰值,而孔隙连通体数量却在400 kPa压力下达到峰值,孔隙总体积受孔隙数量和孔隙体积两个因素影响。土体固结前期主要发生大孔隙变形,大孔隙数量是影响其固结效应的重要因素。而在固结后期,微小孔隙体积是影响土体固结效应和蠕变的关键因素之一。本研究多方法结构分析在突破吹填淤泥这类饱和细粒土的结构定量分析后,有利于物质微宏观力学理论的进一步深化。 展开更多
关键词 饱和细粒土 多物质成分 多尺度结构 数据约束模型 三维表征
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基于先验组分的多谱CT序列DCM融合算法研究 被引量：4
6
作者 赵丹 陈平 +1 位作者 韩焱 李毅红 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期968-972,共5页
多谱CT成像是通过不同谱段的CT图像表征检测对象中的不同组分。为了便于在同一视图中显示所有组分的信息,需要研究多谱CT序列的融合方法;但是常用融合方法如加权平均法、小波变换融合法等都是针对图像细节信息的优化,不能表达组分的物... 多谱CT成像是通过不同谱段的CT图像表征检测对象中的不同组分。为了便于在同一视图中显示所有组分的信息,需要研究多谱CT序列的融合方法;但是常用融合方法如加权平均法、小波变换融合法等都是针对图像细节信息的优化,不能表达组分的物理特性,从而导致融合图像的灰度不具有物理表征性,影响CT的定量检测。为此,结合具有物理表征特征的数据约束模型(DCM),开展了基于先验组分的多谱CT序列DCM融合算法研究。首先通过能谱滤波分离的成像方法获得多个能谱范围内的多能投影数据,采用TV-OSEM算法重建不同能谱段的CT序列;其次,利用传统DCM模型和改进DCM模型分别对多谱CT序列进行融合,传统DCM模型是严格单能的,由于滤波后能谱的非严格单能特性,其融合结果不能表征出对象序列中的全部组分。针对此问题提出了改进DCM模型。改进DCM模型选择了新的体元定义,并且在多谱CT序列融合中引入先验组分作为参照,通过先验物质对融合结果中其他物质进行校准,实现检测对象中各组分位置的准确分布。仿真实验表明,该方法可从物理表征正确性的角度,实现多谱CT序列融合,在满足CT序列中不同组分区分的同时,其融合图像的灰度具有物理可参照性,有利于后续的CT定量检测。 展开更多
关键词 多谱CT CT序列融合 约束模型 先验组分
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