近日，西安交通大学黄土力学与灾害防治研究团队许领教授、硕士生农素颖、董跃、孙中豪副教授等在《CATENA》期刊上发表了题为 “Particle-size control on the structure and collapsibility of sediments formed by air-fall deposition” 的研究论文，基于颗粒尺度作用力分析了粒径对风成沉积物结构及力学特征的影响规律及机制。
01-背景介绍
不同粒径的颗粒经风力运输后沉积为沙丘、黄土等具有不同颗粒结构和物理性质的沉积物。以黄土为典型的一些风成沉积物结构在浸水时具有高湿陷性，开放亚稳态的颗粒结构被认为是高湿陷性的先决条件。在风力作用下颗粒的传输距离与粒径的关系已经较为明确，然而粒径对风成沉积物结构与力学特征的影响研究有限。因此，研究粒径对颗粒沉积结构及力学特征的影响有利于了解湿陷性土体结构的形成机制，并有助于评估其他行星中风成沉积物的物理特性。
02-文章亮点
(1) 发现了随着粒径减小，主导颗粒沉积行为的作用力由重力转变为粒间力，重力主导的结构在低荷载下浸水后的稳定性强于粒间力主导的结构；
(2) 通过无量纲参数Bo=0确定了粒径阈值，低于阈值的颗粒以团聚体为单元形成高度多孔、垂直堆叠的结构，反之以单粒堆积形成近似简单立方堆积的结构；
图1 范德华力与重力比值及沉积物特征随粒径的变化
图2 颗粒沉积行为及颗粒团聚体间孔隙
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