冻融循环对麦积山石窟砂砾岩微观结构损伤机制研究

冻融循环作用是影响麦积山石窟风化的主要原因之一.通过室内试验分析和研究开放条件下麦积山石窟饱水砂砾岩在3种温度区间(-5 ℃～20 ℃,-10 ℃～20 ℃,-15 ℃?20 ℃)冻融循环作用下的波速损失率、质量损失率和抗拉强度的变化规律;采用CT和数字图像处理技术,分析岩样微观结构特征的变化;引入均化应力概念,将结晶...     

蒙脱石膨胀特性及水化机理分子模拟研究

缓冲回填材料是高放废物地质处置库中的关键工程屏障,以膨润土作为主要基材,起着阻隔核素迁移和维护处置库长期安全稳定等作用。膨润土中蒙脱石矿物含量较高,结合水的存在对其水化膨胀、收缩、孔隙结构、土水特性、强度及变形等物理力学性质,以及电导率、阳离子交换容量、吸附热等电化学性质产生重要影响。对膨润土中蒙脱石矿物吸附水性能进行分子层面模拟,基于颗粒表面物理-化学相关理论,运用Monte Carlo、Molecular Mechanics UFF等系列方法,综合确定蒙脱石结合水后分子层间距和密度,讨论交换性阳离子类型及含量对结合水膜厚度和密度的影响。结果表明：蒙脱石分子层间距与水含量正相关,密度与水含量负相关;模型优化前后构型发生较大变化,在构型优化前范德华力对总能量的贡献最多,而优化后以非价键作用的静电作用和价键作用的角弯曲为主。     

基于Materials Studio软件的泥岩矿物成分水化机理研究

针对宁夏王洼矿区泥质软岩巷道变形大的问题,对泥岩矿物成分水化机理在微观层级,进行模拟计算。选取典型泥岩试块,进行矿物组分和微结构分析;根据分析结果,利用Materials Studio软件,建立主要矿物成分高岭石的晶体分子模型,开展各矿物组分的吸水膨胀特性以及层间水分子的特征等模拟研究。结果表明:该矿区泥岩成岩作用相对较弱,结构与成分成熟度相对较低,胶结物以黏土矿物为主,并且其中的主要矿物类型为高岭石;高岭石晶体中,Al—O键的键长比Si—O键的键长略长,Al离子容易被Mg等离子替代;水分子在高岭石表面的6个对称吸附位置完成吸附,所有的吸附能相差非常小,H—O—H键的键角较自由水分子的键角均有所扩张;高岭石与水分子主要存在吸附、扩散与渗透3种作用方式,且扩散势垒大致相同。