基于CT技术的陶瓷透水路面砖孔隙特征与渗透性能研究

为了研究陶瓷透水路面砖内部孔隙结构与渗透性能间的关系,对其圆柱芯样进行CT扫描和图像处理,得到其上下层的孔隙结构并进行二维和三维孔隙特征分析;同时基于确定尺寸的特征单元体,利用Avizo渗流模拟模块对圆柱样上下层的渗透性能进行分析。结果表明:上层和下层的连通孔隙三维等效直径均比其孤立孔隙大,2种孔隙等效直径分别集中在[1000μm,2000μm]、[50μm,100μm]区间内,而孤立孔隙的三维轮廓形态相比连通孔隙更规则;上下层各特征单元体的有效孔隙率与总孔隙率间满足幂函数关系,而其渗透系数不仅与有效孔隙率呈正相关关系,还与孔隙大小分布、比表面积等因素有关。

北山花岗岩细观损伤力学本构模型研究

甘肃北山花岗岩是一种典型的准脆性材料,与裂纹有关的非弹性变形和损伤发展是其材料劣化和结构破坏的基本力学机制。基于均质化方法和热动力学理论,提出模拟北山花岗岩非线性力学行为的损伤–摩擦耦合本构模型。把花岗岩看成是由基质和大量分布的微裂纹构成的非均质材料,并以固体基质和币型微裂纹构成的特征单元体为研究对象。通过均质化方法确定特征单元体的自由能表达式,推导出与非弹性应变和损伤变量相关联的热动力学力,分别采用关联的广义库仑摩擦准则和基于应变能释放率的损伤准则来描述非弹性应变和损伤的演化。通过损伤–摩擦耦合分析进行强度研究,获得岩石强度的解析表达式,并明确损伤抗力函数的基本特征。运用所提出的细观力学损伤模型对北山花岗岩的三轴压缩力学特性进行模拟。数值模拟结果和试验数据具有较好的一致性,可验证模型的准确性,显示多尺度本构模型的突出优点。