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龙游石窟,这一千年古迹,受长期侵蚀风化及人类活动影响,出现显著变形破坏.本研究针对龙游石窟围岩-泥质粉砂岩,通过模拟雨季与旱季交替变化环境下的干湿循环试验,结合SEM扫描电镜分析、单轴压缩和单轴压缩蠕变试验探究含水状态、干湿循环次数对泥质粉砂岩的短期力学特性和长期力学特性的影响.研究结果表明:干湿循环作用会加剧岩石内部结构劣化,内部孔洞增多并连通,结构变得松散.随着循环次数增加,无论是干燥还是饱水状态,岩石的峰值应变和强度均逐渐降低,且饱水状态损伤更为严重,干燥岩石的单轴抗压强度呈负指数函数降低.根据蠕变曲线发现,随着干湿循环次数的增加,瞬时应变和总蠕变量逐渐增大,水对瞬时应变的影响尤为显著.长期强度随着干湿循环次数增加而降低,饱水试样的长期强度是干燥试样的46％～51％.通过Burgers模型分析,发现干燥试样的瞬时弹性模量EM约为饱和状态下的1.91～2.32倍,干湿循环次数越高,瞬时弹性模量EM越小,但到达稳态蠕变所需时间参数Td和黏滞系数ηM与应力水平的相关性不明显,难以全面反映干湿循环及水对岩石的综合影响.本研究为理解龙游石窟岩石劣化机制及评估石窟长期稳定性提供了重要参考.

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蠕变 力学特性 泥质粉砂岩 龙游石窟 干湿循环

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黏滞系数是描述液体内摩擦性质的一个重要物理量,在工业、农业以及医学方面有着重要的应用.在黏滞系数的诸多测量方法中,传统的落球法现象直观,被广泛应用于大学物理实验.然而,目前落球法常用的秒表计时或光电门计时都会代来很大的不确定度.对此,我们提出了全新的测量理念——低速摄影法.与传统光电法以及CCD法不同,我们放慢视角,设置较长的曝光时间,用每张图片记录下小球"单位时间"下落轨迹.基于轨迹长度以及曝光时间等参数,可以直接算得小球匀速下落速度,进而求得黏滞系数,具有响应快、精度高、装置简的优势.进一步的,基于低速摄影法,实验观测到高速下落的小球受涡流、压阻作用而旋转、偏离竖直线的现象,并结合数据与模型探讨了其对结果的影响.分析表明,落球法测量黏滞系数实验中可通过小球密度和半径的调节来控制落球速度,有效避免涡旋和压阻带来的误差.

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落球法 摄影法 黏滞系数 像素 曝光时间

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提出一种利用磁致伸缩传感器在金属杆(探杆)中激励超声导波扭转模态,用于液体黏滞系数测量的新方法。与基于导波波速的理论测量模型(波速模型)相比较,分析基于导波衰减系数的理论测量模型(衰减模型)的优势,并通过数值仿真分析衰减法模型中频率、探杆材料以及直径3个参数对测量结果的影响。根据磁致伸缩传感器系统设计原理,针对被检测液体黏滞系数范围,给出满足系统整体最佳衰减值为1 Np或限制在0.5~5 Np范围内要求的传感器系统最佳设计参数。利用衰减法对不同浓度(质量分数)的丙三醇溶液的黏滞系数进行试验测量,结果显示,试验测量值与传统方法测得的参考值,以及理论模型预测曲线相吻合,表明该方法可用于牛顿液体黏滞...

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黏滞系数 超声导波 磁致伸缩传感器

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