Synchrotron X-Ray Mikro-Tomografi sayarı altında Hatanın Görüntülenmesi ve Taneli Toprakların İlişkili Tane Ölçeğimekanik Davranışı

Summary

Protokol, triaksiyel sıkıştırma sırasında taneli bir toprağın yüksek uzamsal çözünürlüklü bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülerini elde etme ve bu BT görüntülerine görüntü işleme tekniklerini uygulayarak, tane ölçeğinde mekanik davranışını keşfetme prosedürlerini açıklar. yükleme altında toprak.

Abstract

Görüntü işleme ve analiz becerileri ile X-Ray görüntüleme tekniklerinin hızlı gelişimi, yüksek uzamsal çözünürlüklerle tanecikli toprakların CT görüntülerinin elde edilmesine olanak sağlamıştır. Bu tür CT görüntülerine dayanarak, parçacık kinematiği (parçacık çevirileri ve parçacık rotasyonları) gibi tane ölçeğinde mekanik davranışlar, tanecikli toprakların gerinim lokalizasyonu ve parçacıklar arası temas evrimi nicel olarak araştırılabilir. Ancak, bu geleneksel deneysel yöntemler kullanılarak erişilemez. Bu çalışma, senkrotron X-ışını mikrotomografisi (μCT) kullanılarak triaksiyel kompresyon altında taneli toprak örneğinin tane ölçekli mekanik davranışının araştırılmasını göstermektedir. Bu yöntemle, triaksiyel test sırasında numuneye konsültif ve eksenel gerilmeler uygulamak için özel olarak imal edilmiş minyatür yükleme aparatı kullanılır. Cihaz, numunenin yüksek uzamsal çözünürlüklü CT görüntülerinin numuneye herhangi bir rahatsızlık duymadan testin farklı yükleme aşamalarında toplanabilmeleri için bir senkrotron X-ışını tomografisi kurulumuna monte edilir. Makro ölçekte bilgi ayıklama yeteneği (örneğin, triaksiyel cihaz kurulumundan örnek sınır gerilmeleri ve suşları) ve tane ölçeği (örneğin, ct görüntülerinden tane hareketleri ve temas etkileşimleri) ile bu yordam, taneli toprakların çok ölçekli mekaniğini araştırmak için etkili bir metodoloji.

Introduction

Sertlik, kesme mukavemeti ve geçirgenlik gibi taneli toprağın makro ölçekli mekanik özelliklerinin, temeller, eğimler ve kaya dolgulu barajlar gibi birçok jeoteknik yapı için kritik öneme sahip olduğu yaygın olarak kabul edilmektedir. Uzun yıllar boyunca, farklı topraklarda bu özellikleri değerlendirmek için yerinde testler ve konvansiyonel laboratuvar testleri (örneğin, tek boyutlu sıkıştırma testleri, triaksiyel sıkıştırma testleri ve geçirgenlik testleri) kullanılmıştır. Toprak mekanik özelliklerinin test edilmesine yönelik kurallar ve standartlar da mühendislik amacıyla geliştirilmiştir. Bu makro ölçekli mekanik özellikler yoğun bir şekilde incelenmekle birlikte, ....

Protocol

1. Deneyi önceden tasarlamak

1. Test materyalini, parçacık boyutunu, numune boyutunu ve numune ilk gözenekliliğini belirleyin.
   NOT: Leighton Şahin kumu çapı 0.15~0.30 mm ve örneklem büyüklüğü 8 x 16 mm (Çap x Yükseklik) ile bu çalışmanın protokolünü göstermek için örnek olarak kullanılmaktadır. Fujian kum, Houston Kum, Ottawa kum ve Caicos ooidler, vb ve benzeri örnek boyutları gibi diğer kumlar da kullanılabilir.
2. Önceden belirlenmiş parçacık boyutuna ve örnek boyutuna göre belirlenen gerekli uzamsal çözünürlük ve tarama alanına göre uygun bir dedektör(Şekil 1A)seçin. Örneğin, bu çalışmada 6,5 m uzamsa....

Results

Şekil 5 iki tipik kesme artışlar sırasında 2D dilim bir Leighton Şahin kum (LBS) örnek parçacık kinematik sonuçları tasvir, I ve II. Parçacıkların çoğu başarıyla izlenir ve bunların çevirileri ve dönüşleri yukarıdaki protokole göre ölçülür. İlk kesme artış sırasında, ne parçacık yer değiştirmeleri ne de parçacık rotasyonları net yerelleştirme göstermez. Ancak, ikinci kesme artış sırasında hem parçacık yer değiştirme haritasında hem de parçacık döndürme haritasında lokalize bir bant geliştiri.......

Discussion

Yüksek uzamsal çözünürlükx-ışını mikro-BT ve gelişmiş görüntü işleme ve analiz teknikleri, çok ölçekli düzeylerde (yani makro ölçekli, mezo-ölçekli ve makas altında granüler toprakların mekanik davranışlarının deneysel olarak araştırılmasını sağlamıştır tane ölçeği düzeyleri). Ancak, CT görüntü tabanlı meso- ve tane ölçekli araştırmalar yükleme sırasında toprak örneklerinin yüksek uzamsal çözünürlükTE CT görüntülerinin elde edilmesini gerektirir. Bu sürecin en zorlu yönü belki de bir X-Ray mikro CT cihazı ile birlikte ku.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sınırlama basıncı sunan cihaz	GDS	STDDPC
Havası alınmış su	N/A	N/A Laboratuvarda	havası alınan su
Leighton Şahin kumu	Suni Çim Cambridge	Drenajlı Endüstriyel Kum 25 kg	Farklı topraklarla değiştirilebilir
Minyatür üç eksenli yükleme cihazı	N/A	N/A	Minyatür yükleme cihazı, aşağıdakiler tarafından özel olarak üretilmiştir: yazarlar
Silikon gres	RS şirketi	RS 494-124
Sinkrotron radyasyonu X-ışını mikro CT kurulumu	Şanghay Sinkrotron Radyasyon Tesisi Merkezi (SSRF)	13W1	'nin BL13W ışın hattında gerçekleştirilir
	.	Rocker 300