Behavior of PVD unit cell under vacuum consolidation and methods for enhancing its effect

PVD晶胞在真空固结下的行为及增强其效果的方法

基本信息

批准号：
21K04256
负责人：
柴錦春
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度の研究は主に以下の二つの成果を得た。（１）PVDユニットセルの圧密における見かけ目詰まりのメカニズムに関する微視的検討。直径60 mm、高さ20 mm のミニPVDユニットセル圧密後の試料から電子顕微鏡写真（SEM）観察用供試体を作成し、その微視的構造を検討した。観察にミニPVDユニットセル中、ミニPVD傍、ユニットセルの周辺の供試体を用いた。各供試体の水平面と垂直面それぞれのSEMイメージを取って、比較検討を行った。また、化学添加物の影響を検討するために、粘土試料間隙水中の濃度が0.1 M - 1.0 MになるNaCl、或いはCaCl2、或いは乾燥重量1-2%の石灰、2-4%のセメントをそれぞれ添加した。SEM イメージにより、添加物がない供試体の場合、明らかな局部的な変形による異方的な微視的構造がある。CaCl2 或いはセメント/石灰添加物がある試料の場合、土の微視的構造の異方性が低減し、凝集状構造になる傾向がある。そして、見かけ目詰まりの程度が低減した。（２）羽付けPVDの挙動に関するモデル試験及びその圧密度の計算法。真空圧密プロジェクトにおけるPVD 周りの見掛け目詰まりの影響を減らすために、新しいタイプの PVD である羽付け PVD (WPVD)を開発し、その圧密促進効果を実験的検討した。実験に用いたモデルの直径は0.45 m、高さは1.0 mであった。モデルに４本のWPVDを設置した。また、有限要素数値解析 (FEA) を利用して、WPVDの効果に関する数値的な解析検討を行った。試験と解析結果により、WPVD は見かけ目詰まりの影響を軽減でき、通常の PVD より真空圧密の速度を加速する能力が高いことを明らかにした。最後に、等価ドレーン直径の概念を用いて、WPVD による圧密度の計算法 (式) が確立されました。

2022年的研究主要产生以下两个成果。 (1)PVD晶胞固结过程中表观堵塞机制的微观研究。用直径为 60 mm、高度为 20 mm 的微型 PVD 单元电池的压实样品制备电子显微 (SEM) 观察样品，并研究其微观结构。使用微型PVD单元内、微型PVD单元附近以及单元周围的样本进行观察。拍摄每个样本的水平和垂直表面的SEM图像以进行比较研究。此外，为了检验化学添加剂的影响，我们在孔隙水中分别添加了 NaCl 或 CaCl2、1-2% 干重的石灰和 2-4% 水泥，浓度为 0.1 M 至 1.0 M。添加粘土样品。 SEM图像显示，不含添加剂的样品由于明显的局部变形而具有各向异性的微观结构。对于含有 CaCl2 或水泥/石灰添加剂的样品，土壤微观结构的各向异性会降低并趋于结块。此外，明显的堵塞程度也降低了。 (2)翼状PVD性能模型试验及固结度计算方法。为了减少真空固结工程中PVD周围明显堵塞的影响，我们开发了一种新型PVD——羽化PVD（WPVD），并通过实验研究了其固结促进效果。实验中使用的模型直径为0.45 m，高度为1.0 m。模型中安装了四个 WPVD。我们还使用有限元数值分析 (FEA) 对 WPVD 的影响进行了数值分析。测试分析结果表明，WPVD可以减少表观堵塞的影响，并且比普通PVD具有更高的加速真空固结速度的能力。最后，利用等效排水直径的概念，建立了WPVD固结度计算方法（公式）。