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摘要:利用分子力学和分子动力学方法,在Materials Studio软件中建立锂-、钠-、钾-、钙-蒙脱石模型,吸附16,32,48,64,80,96个水分子后,进行几何优化得到最佳构型,分析结构的几何优化对系统能量变化的影响.进一步开展分子动力学模拟,研究4种不同层间阳离子对蒙脱石吸水膨胀性能的影响.优化后阳离子向类质同象代换位置靠近,最初的规则排列结构改变,优化后分子结构的能量也发生较大的变化,系统的能量减小,键能和非键能均减小,键能减少约占减少总能量的56%.二面角扭转能稍有增大,结构的扭曲增加,键伸缩能下降约90%.分子动力学模拟的数据结果表明随着水分子含量的增大,蒙脱石体积和层间距呈阶梯状增大,密度呈阶梯状减小,结合锂-、钠-、钾-、钙-蒙脱石吸附模型中水分子浓度图谱分析,得到蒙脱石吸附的水分子能够在晶层间形成一层、二层、三层水分子层分布的形式.测出锂-、钠-、钾-、钙-蒙脱石吸附16~96个水分子的吸附模型的多个径向分布函数,模拟结果表明,不同层间阳离子中,Li+更易水化,Na+次之,K+和Ca2+不易水化,层间阳离子种类对蒙脱石吸附水分子的影响不同.测出锂-、钠-、钾-、钙-蒙脱石一层、二层、三层水分子吸附模型中阳离子和水分子的均方位移曲线,用最小二乘法拟合直线,确定自扩散系数,对比文献中的研究成果,分析表明阳离子种类以及模拟方法、势能函数、模拟温度等外部条件对层间阳离子和水分子的扩散均有影响.分子动力学模拟结果揭示了化学试剂改良加固膨胀土的机理....
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:利用透明土技术和激光散斑图像结合数字图像相关方法(DIC方法)测量土体内部的位移场,是研究土力学问题的一种新方法.通过试验研究不同粒径范围的熔融石英颗粒(中细砂0.1~0.3mm、中砂0.3~0.5mm、粗砂0.5~2mm、细砾2~5 mm),揭示粒径对激光散斑图像质量、DIC查询窗口和位移场测量精度的影响.结果表明,不同粒径的熔融石英透明土模型产生的散斑场图像、灰度直方图明显不同;相同入射激光下,小粒径比大粒径模型获得更好质量的散斑图像.位移误差直方图显示,位移误差依赖于查询窗口尺寸和颗粒大小.通过平均灰度梯度调整查询窗口,不同粒径的透明土模型可以给出彼此相当的测量精度.数字和物理平移试验显示,由小粒径石英颗粒配置的透明土模型能够得到更高的测量精度....
摘要:提出了一种基于双CCD相机的三轴试验三维成像测量技术,在三轴试验仪前后面分别放置一台CCD相机,利用具有黑白方格的橡皮膜代替传统的橡皮膜.在试验过程中对试样进行图像采集,能够捕捉试样全表面的变形.提取和跟踪图像中黑白方格的角点并对试样的边界进行识别,基于三轴试样的水平截面在变形前后均保持水平圆形平面的假设,对前后表面分别采集到的图像进行拼接处理,初步实现了三轴试验过程中试样变形的三维测量,有限元软件ANSYS相结合,能够绘制试样表面的三维变形云图,并将这种技术应用到了硅藻土的三轴试验研究中,取得了较好的测量效果....
摘要:对石灰加固膨胀土机理的研究现状进行了综述,明确了石灰加固膨胀土性质变化的过程:离子交换是石灰加入土中最先发生的反应,之后发生絮凝和结团、结块,使膨胀土的性质快速发生变化。现有机理研究成果表明:硬凝反应是一个长期的过程,能提高土体的强度;碳酸化和结晶作用也有助于提高土体的强度;扩散和胶结是使土体内部产生变化的原因;微观结构和矿物组成的变化是石灰改性膨胀土的内因。提出了进一步从土中离子含量的定量变化、土的微观结构的定量分析、以及石灰加固膨胀土中吸力的变化等方面开展石灰加固膨胀土机理研究的新思路;并阐述了石灰加固膨胀土可能带来的环境污染基本上可以忽略。研究工作将有助于进一步揭示石灰改性膨胀土的机理。...
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