הפרוטוקול מתאר הליכים לרכישת טומוגרפיה מרחבית ברזולוציה גבוהה (CT) של אדמה גרעינית במהלך דחיסת טריצירית, ולהחיל טכניקות עיבוד תמונה לתמונות CT אלה כדי לחקור את ההתנהגות המכנית של התבואה הקרקע תחת טעינה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
ויזואליזציה של כישלון והתנהגות מכנית בקנה מידה מכני של קרקעות גרעיניות תחת הטיה באמצעות סינכרוטרון X-Ray מיקרו טומוגרפיה
במאמר זה
סיכום
תקציר
הפיתוח המהיר של טכניקות הדמיה רנטגן עם עיבוד תמונה ומיומנויות ניתוח אפשרה רכישת תמונות CT של קרקעות גרגירים עם רזולוציות גבוהות-מרחבית. בהתבסס על תמונות CT כאלה, התנהגות מכנית בקנה מידה גרעיניות כגון חלקיקים כגון חלקיק (כלומר, תרגומי חלקיקים וסבבים של חלקיקים), לוקליזציה של זנים והתפתחות בין חלקיקים של קרקעות גרגירים ניתן לכמת. עם זאת, הדבר אינו נגיש באמצעות שיטות נסיוניות קונבנציונליות. מחקר זה מדגים את החקירה של התנהגות מכנית בקנה מידה תבואה של מדגם קרקע גרעינית תחת דחיסת triaxial באמצעות סינכרוטרון רנטגן מיקרו טומוגרפיה (μCT). בשיטה זו, מנגנון העמסה מיניאטורי במיוחד משמש להחלת מתחים והעצמה מהירה על המדגם במהלך הבחינה הטריצימית. המנגנון מצויד לתוך ההתקנה טומוגרפיה רנטגן סינכרוטרון כך ברזולוציה גבוהה מרחבית תמונות CT של המדגם ניתן לאסוף בשלבי טעינה שונים של הבדיקה ללא כל הפרעה למדגם. עם היכולת של חילוץ מידע בקנה מידה של המאקרו (למשל, לדוגמה מדגיש גבולות וזנים מתוך הגדרת מנגנון triaxial) ואת סולם התבואה (למשל, תנועות גרעיניות ואינטראקציות מגע מתמונות CT), הליך זה מספק מתודולוגיה אפקטיבית לחקור את מכניקת רב היקף של קרקעות גרגירים.
מבוא
הוא מוכר באופן נרחב כי תכונות מכניות בקנה מידה של אדמה גרעינית, כגון נוקשות, הטיה חוזק וחדירות, הם קריטיים למבנים גיאוטכניים רבים, למשל, יסודות, מדרונות ומילוי רוק סכרים. במשך שנים רבות, בדיקות באתר ובדיקות מעבדה קונבנציונליות (לדוגמה, בדיקות דחיסה חד ממדיות, בדיקות דחיסה טריצידיות ובדיקות חדירות) שימשו להערכת מאפיינים אלה בקרקעות שונות. קודים ותקנים לבדיקת תכונות מכניות קרקע פותחו גם למטרות הנדסיות. בעוד התכונות המכאניות בקנה מידה אלה נחקרו באופן אינטנסיבי, התנהגות מכנית בקנה מידה מכני (למשל, כגון חלקיקים, אינטראקציה מגע ולוקליזציה של זנים) השולטת במאפיינים אלה משכה הרבה פחות תשומת לב מ מהנדסים וחוקרים. אחת הסיבות לכך היא חוסר שיטות נסיוניות אפקטיביות הזמינות לחקור א....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. עיצוב הניסוי היטב מראש
- קביעת חומר הבדיקה, גודל החלקיק, גודל המדגם ודוגמאות ראשוניות לדוגמה.
הערה: לייטון החול עם קוטר של 0.15 ~ 0.30 מ"מ וגודל מדגם של 8 x 16 מ"מ (קוטר x גובה) משמש כדוגמה כדי להדגים את הפרוטוקול של מחקר זה. חולות אחרים כגון פוג ' יאן וחול, יוסטון חול, אוטווה חול ו-קייקוס ooids, וכו ' ובגדלים דומים לדוגמה ניתן להשתמש גם. - בחר בגלאי מתאים (איור 1א) על פי הרזולוציה המרחבית ואזור הסריקה הנדרשים, הנקבעים לפי גודל החלקיקים שנקבע מראש וגודל המדגם. לדוגמה, גלאי עם רזולוציה מרחבית של 6.5 יקרומטר משמש במחקר זה. יש שטח סריקה יעיל של 2048 x 860 פיקסלים (כלומר, 13.3 × 5.6 mm).
הערה: במהלך ב....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
איור 5 מתאר את התוצאות של החלקיקים הקינמטיקה של לייטון בצורת חול (ליברות) בפרוסה דו-ממדית במהלך שני מרווחי הטיה טיפוסיים, I ו-II. רוב החלקיקים מסומנים בהצלחה והתרגומים והסיבובים שלהם מוממתים בעקבות הפרוטוקול הנ ל. במהלך התוספת הראשונה של ההטיה, לא displacements חלקיקים או סיבובים של חלקיקים מראים לוקליזציה ברורה. עם זאת, להקה מותאמת לשפות אחרות מפותחת במפת התזוזה של החלקיקים ובמפת סיבוב החלקיקים במהלך התוספת השניה להטיה. איור 6 מציג את מפות הזנים האוקטדרתיים והנ.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
High-מרחבית רזולוציה רנטגן מיקרו-CT ועיבוד תמונה מתקדמת וטכניקות ניתוח אפשרו את החקירה ניסיוני של התנהגות מכנית של קרקעות גרגירים תחת הטיה ברמות רב בקנה מידה (כלומר, בסולם המאקרו, מזו-scale ו רמות גרעיניות). עם זאת, CT מבוססי תמונה מבוסס-ובקנה מידה התבואה החקירות דורשות רכישת תמונות CT ברזולוציה גבוהה מרחבית של דגימות קרקע במהלך טעינת. ההיבט המאתגר ביותר של תהליך זה הוא אולי הייצור של מנגנון טעינת טריצירית זעיר שניתן להשתמש בו בשילוב עם התקן רנטגן מיקרו CT. יש לבצע שיקול כללי של גודל המדגם הנדרש, טעינת מדגיש ושיעורי, בנו.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
. למחברים אין מה לגלות
תודות
מחקר זה נתמך על ידי הקרן למחקר כללי לא. CityU 11213517 מהמועצה להענקת מחקר של הונג קונג SAR, מלגת מחקר מס ' 51779213 מן הקרן הלאומית למדע של סין, BL13W beamline של שנגחאי סינכרוטרון מתקן קרינה (SSRF).
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מכשיר הצעת לחץ מגביל | GDS | STDDPC | |
| מים לא משוחררים | N/A | N/A | מים הוצאו מהאוויר במעבדה |
| לייטון חול זמזם | דשא מלאכותי קיימברידג' | חול תעשייתי מנוקז 25 ק"ג | ניתן להחלפה בקרקעות שונות |
| מכשיר טעינה תלת-צירי מיניאטורי | N/A | N/A | מכשיר הטעינה המיניאטורי מיוצר במיוחד על ידי מחברים |
| גריז סיליקון | חברת RS RS | 494-124 | |
| קרינת סינכרוטרון מערך מיקרו CT | רנטגן מרכז מתקן קרינה סינכרוטרון בשנחאי (SSRF) | 13W1 | הבדיקה התלת-צירית מתבצעת בקו האלומה BL13W של משאבת הוואקום SSRF |
| הונג קונג Labware Co., Ltd. | נדנדה 300 |
מקורות
- Cundall, P. A., Strack, O. D. A discrete numerical model for granular assemblies. Géotechnique. 29 (1), 47-65 (1979).
- Rothenburg, L., Bathurst, R. J. Micromechanical features of granular assemblies with planar elliptical particles. Géotechnique. 42
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
