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武汉岩土所多投影面下珊瑚砂砾颗粒形貌量化实验研究获进展
文章来源: 武汉岩土力学研究所 发表日期: 2018-10-10
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  珊瑚砂砾是一种由死亡的珊瑚、贝类等遗骸经过了漫长的物理与化学风化作用形成的一种特殊岩土介质,具有易破碎特点的珊瑚砂砾颗粒细观结构对地基的宏观力学性能有着重大影响,而具有不规则形态的珊瑚砂砾(图1)颗粒形貌的定量化一直是未能很好解决的技术难题。 

  利用PartAn颗粒形貌观测系统可对同一砂土颗粒的多角度下投影图像的研究(图2),并通过多种参数对砂土颗粒的形貌进行评估,进而精确区分了珊瑚砂砾中片状、枝状、棒状、块状颗粒的形貌特征,适用于不同形状砂砾材料的大量样本的快速测量。同时所得测试数据也可作为数值模拟的基础数据库,为随机生成不规则颗粒的手段提供了数据资源支撑。 

  中国科学院武汉岩土力学研究所海洋工程地质研究团队,对17万个单独珊瑚礁砂颗粒进行了形貌量化实验测试分析,得到了一套区分珊瑚砂砾颗粒形状的标准,可将块状、棒状、片状、枝状的颗粒进行有效区分(图3),为大量不规则形态砂砾的形貌定量分析研究提供了新技术手段。便于建立足够数据量的珊瑚砂砾颗粒形貌参数库(图4),具有较高的统计可信度,免除了人为主观因素的干扰影响,所得珊瑚砂砾微观形态数据具有较高真实度,可为荷载作用下颗粒破碎的定量化提供可靠方法。 

    上述成果获中国科学院战略性先导科技专项(A类)(XDA13010200)和国家自然科学基金(No.41877267)等资助。

         

1 珊瑚砂砾不规则形态        图2 同一颗粒下落过程中的一系列投影图像

3 1~2mm粒径珊瑚砂砾颗粒累计曲线

4 5~10mm粒径珊瑚砂颗粒Feret-球形度散点图(球形度=等面积圆直径/等周长圆直径)

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