《基於納米凝膠體系的砂土液化防治機理研究》是依託同濟大學，由黃雨擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於納米凝膠體系的砂土液化防治機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃雨
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目根據我國廣大地區地震液化災害防治需求，順應21世紀納米科技多學科交叉的發展趨勢，融合納米材料科學與工程地質學研究方法，開展基於納米凝膠體系的砂土地震液化災害防治機理研究。針對在地震荷載作用下的可液化飽和砂土，綜合採用微觀試驗、流變試驗、室內土動力學試驗以及動態離心機模型試驗等先進研究手段，通過納米顆粒、納米凝膠體系、納米複合砂土等三種不同尺度層次的研究，建立防治砂土液化所用納米顆粒的結構表征特性描述，分析納米凝膠體系的流變特性，驗證與確認地震荷載作用下納米複合砂土體系的抗液化性能，並對比其在動力荷載作用前後的微觀特性變化，揭示納米凝膠體系的砂土液化防治機理。本項目研究成果將有助於實現納米科學與工程地質學的交叉融合，有力推動納米材料在地質災害防治領域，尤其是地震液化防災減災中的套用與創新，具有重要的科學理論價值及廣闊的工程套用前景。
結題摘要
本項目根據我國廣大地區地震液化災害的防治需求，順應納米科技多學科交叉的發展趨勢，融合納米材料科學與工程地質學的研究方法，以合成鋰藻土（Laponite）為代表性的抗液化納米材料，綜合採用微觀試驗（TEM、XRD、TGA和Cryo-SEM）、流變試驗、室內土動力學試驗（環剪試驗、共振柱試驗和動三軸試驗）以及動力離心模型試驗等先進研究手段，從納米顆粒、納米凝膠體系、納米複合砂土三種不同的尺度，開展了基於納米凝膠體系的砂土地震液化災害防治機理研究，取得了以下成果： （1）研究了納米複合砂土的巨觀力學行為，驗證了納米凝膠體系用於抗地震液化的有效性：通過大量土體單元試驗獲得了納米複合砂土的抗剪強度參數、抗液化強度，以及超孔壓和應變的動力回響規律；首次採用了先進的動力離心模型試驗，從近場尺度再現了地震荷載作用下納米複合地基的時空演化規律，如超孔壓的形成和傳遞模式、變形發展趨勢，驗證了其抗液化性能。（2）進一步揭示了納米凝膠抗液化的微觀機制：用於液化防治的納米顆粒相較於天然粘土顆粒，尺寸和晶格間距小、初始層間含水量高、水合作用強，易於形成自滲性良好的納米顆粒分散液；其粘度具有時間效應，隨時間增長會形成具有網狀微觀結構和特殊流變特性的凝膠體系，並在剪下作用下表現出固-液相變和粘彈性回響。（3）在此基礎上，創新性地提出了基於土體孔隙流體改性的納米凝膠抗液化機理：納米凝膠的形成使孔隙流體固化，從而抑制了超孔壓的產生和傳遞；納米凝膠的粘彈性改變了複合土體的彈性應變閾值，因此限制了土體應變；此外納米凝膠的包裹粘結作用也有利於提高土體的抗液化強度。 本項目已發表學術論文10篇，其中SCI收錄7篇，EI收錄2篇；應Springer出版社邀請出版英文專著2部；申請國家發明專利2項，已獲授權1項。相關研究成果有助於實現納米科學與工程地質學的交叉融合，有力推動納米材料在地質災害防治領域，尤其是在地震液化防災減災中的套用與創新，具有重要的科學理論價值及廣闊的工程套用前景。
