必赢官网本科生大创项目科研成果在地学领域国际权威期刊发表
5月中旬,地学领域国际权威期刊《Journal of Geophysical Research: Earth Surface》在线发表“Particle Sorting in Scree Slopes:Characterization and Interpretation From the Micromechanical Perspective”。该研究成果由必赢官网戴北冰副教授与2022届本科毕业生吴凡煜、钟炜涛以及2021届本科毕业生史亦皓、覃锦涛、杨家俊等合作完成,是对天然溜砂坡的颗粒分选现象进行的较为系统的研究。
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https://doi.org/10.1029/2021JF006372
自2019年大创项目“天然散粒体斜坡形成与演化机制研究”立项以来,戴北冰副教授等师生研究团队基于前期详细深入的现场考察与资料调研,设计了溜砂坡形成演化模拟实验装置,并以此开展了一系列的溜砂坡形成演化物理模型试验,通过提出颗粒形状相对规整指标(ORr)和颗粒粒径相对大小指标(SFr),并引入表征颗粒分选程度的图形分离参数(GPSI),系统揭示了颗粒基本性质(颗粒大小与形状)对溜砂坡分选特征的影响规律。与此同时,该研究利用离散元数值方法模拟溜砂坡的形成演化过程,通过设置示踪颗粒,分析了溜砂坡形成演化过程中岩石碎屑颗粒运动规律、颗粒相互作用方式和能量耗散机制,揭示了颗粒基本性质对溜砂坡形成演化及分选特征影响的底层物理力学机制。
▲溜砂坡形成与演化过程示意图
▲溜砂坡形成演化过程实验
该项研究表明,溜砂坡颗粒分选现象的产生主要取决于岩石碎屑流在流动过程中不同颗粒其动能耗散率的差异,粒径小且形状不规则的颗粒其动能耗散率较高,粒径大且形状相对规则的颗粒其动能耗散率较低,从而进一步揭示颗粒形状相对规整指标和颗粒粒径相对大小指标的高低决定了颗粒动能耗散率的差异程度,导致了颗粒运动距离的差别,并最终影响溜砂坡岩石碎屑堆积体的颗粒分选特征。研究成果将为溜砂坡滑坡灾害治理以及工程防护结构设计提供有力的理论支撑和科学依据。该项研究还得到了中国国家自然科学基金项目和广州市科技计划项目资助。
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