天然岩石裂隙面粗糙度尺寸效应及方向性研究

为探究岩石裂隙粗糙面尺寸效应及方向性,对立方定律修正公式中表征天然岩石粗糙裂隙性质的粗糙度修正系数C进行分析。采用高精度3D扫描仪扫描天然岩石样品,得到其表面粗糙度数据,结合网络公开发布的高精度粗糙岩石裂隙CT扫描数据,生成空间坐标,采用公式法和数值法计算分析粗糙度修正系数C。根据公式法计算结果得出粗糙度具有尺寸效应;根据数值法结果得出粗糙度具有方向性,且粗糙度方向性可使用张量形式来表达。通过计算粗糙裂隙JRC值、表面及隙宽分形维数对研究结果进行印证,证明裂隙面粗糙度具有尺寸效应和各向异性。进一步研究发现:可采用粗糙度修正系数张量或粗糙度张量结合裂隙平均隙宽,形成单裂隙渗透张量,量化复杂粗糙裂隙网络中模型的粗糙面。

砂土颗粒粗糙度对剪切波速影响的试验研究

将福建标准砂、杭州黄砂和人工石英砂制备成6个砂样,每个砂样只由一种粒径的砂颗粒组成,从每个砂样中选取一定数量的颗粒进行电镜扫描并分析砂样的颗粒平均粗糙度,用弯曲元测试仪测试各砂样在不同孔隙比下的剪切波速(Vs)。对比分析说明颗粒粗糙度对Vs的影响显著,Vs随着颗粒粗糙度的增大而减小。引入粗糙度修正系数,在散粒体介质细观组构与本构关系、弹性粗糙颗粒接触等研究的基础上推导了砂土Vs计算公式。将计算结果与试验实测值进行对比,得到了浅层砂土的粗糙度修正系数的计算方法,讨论了粗糙度修正系数随应力大小的变化趋势。

空间微小颗粒对卫星光学器件的污染研究

空间微小颗粒以低于临界黏附速度撞击卫星光学镜头时会附着在其表面,当大量的微粒黏附在卫星镜头上时会影响镜头的探测性能。精确计算临界黏附速度及找出影响临界黏附速度的因素对研究空间污染效率有着重要意义。在简化的EA模型的基础上,文章仿真分析了铜和石墨微粒撞击卫星镜头过程中的黏附力和临界黏附速度。结果表明:镜头表面粗糙度修正系数CR是影响黏附力和临界黏附速度的重要参数;在相同条件下,虽然石墨微粒受到的最大黏附力比铜微粒的小,但石墨微粒的临界黏附速度比铜微粒的高,说明石墨微粒更有可能黏附于镜头表面。