月球基地建設(shè)與礦產(chǎn)資源開發(fā)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是充分掌握月壤的力學與工程特性�，F(xiàn)有研究主要基于地面力學,或采用數(shù)值模擬等方法,缺少對小重力環(huán)境的真實模擬,難以系統(tǒng)、準確、可靠地揭示月壤的力學與工程特性與重力場環(huán)境之間的關(guān)系。因此,本文采用“水泥粉+Fe3O4磁粉”研制了新型磁敏性無黏性土體相似材料,利用搭建的磁擬重力場物理模型試驗系統(tǒng),實現(xiàn)了在磁場環(huán)境下準確模擬出小重力場環(huán)境。進一步通過優(yōu)化材料的顆粒尺度和級配,初步實現(xiàn)與真實月壤在顆粒尺度和級配等物理指標方面的一致。先后開展了不同小重力場環(huán)境下的三軸壓縮試驗、靜力觸探以及平板載荷模型試驗,研究重力場對無黏性土強度、宏觀變形和承載能力等力學與工程特性的影響規(guī)律。首先,通過小重力、低圍壓三軸壓縮試驗,系統(tǒng)分析了無黏性土試樣在剪切變形過程中其變形模量、泊松比、峰值強度、臨界內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力等宏觀力學指標與重力場間的關(guān)系。試樣的宏觀變形表現(xiàn)出明顯的先剪縮后剪脹的變化規(guī)律。試樣最終剪切破壞時剪脹量隨圍壓和重力場的增大呈現(xiàn)出減小趨勢,并分析了試樣剪脹角隨重力場改變的變化規(guī)律。其次,通過小重力環(huán)境靜力觸探模型試驗,系統(tǒng)分析了重力場對錐尖阻力及歸一化錐尖阻力... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1月球礦產(chǎn)資源開發(fā)與基地建設(shè)(NASA設(shè)想圖)Figure1-1Exploitationmineralresourcesandbaseconstructionoflunar(assumedbyNASA)

中國首臺火星探測器（CNSA設(shè)想圖）Figure1-2China'sfirstMarsprobe(assumedbyCNSA)

聯(lián)完成了登月采樣(圖1-3、圖1-4)。月壤的鉆探采樣研究有著重大的意義：首先月壤的鉆探采樣有助于明確不同層次月壤物理及力學性質(zhì)，有助于人類進一步研究月壤資源及宇宙起源等問題；其次，可以為將來月球基地建設(shè)與資源開發(fā)活動做好理論研究工作；另外，月壤的鉆探采樣的研究結(jié)果也為火星等星體的鉆探采樣提供技術(shù)借鑒。圖1-3 Apollo模擬月面采樣（USA）Figure 1-3 Simulated lunar soil sampling(USA)圖1-4 Luna16月球探測器（前蘇聯(lián)）Figure 1-4 Luna16 lunar probe (Soviet Union)月壤的鉆探取樣是在極端條件（小重力、高真空、強輻射、大溫差大等）下進行的，是目前鉆探領(lǐng)域技術(shù)難度最大的問題之一。另外月球的特殊環(huán)境也要求鉆探系統(tǒng)質(zhì)量更輕、能耗更低、強度更高，因此有必要在地球上通過試驗方法研究不同小重力環(huán)境下土的力學特性變化規(guī)律，從而為明確在特定的小重力環(huán)境下鉆進過程中探頭與土相互作用的力學規(guī)律，為鉆探鉆具的結(jié)構(gòu)、材料、規(guī)程設(shè)計

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于滲水力加荷對側(cè)向受荷樁的試驗研究[J]. 袁炳祥,陳銳,楊雪強,羅慶姿,彭濤,汪亦顯,諶文武.  巖石力學與工程學報. 2016(S2)
[2]采用環(huán)向周期邊界的靜力觸探三維離散元模擬[J]. 楊彥騁,鄧益兵,史旦達,薛劍峰.  巖石力學與工程學報. 2016(S1)
[3]TJ-1模擬月壤承載特性物理模型試驗研究[J]. 蔣明鏡,奚邦祿,孫德安,王闖.  同濟大學學報(自然科學版). 2016(02)
[4]豎向荷載對月球車行駛性能影響的離散元分析[J]. 蔣明鏡,戴永生,申志福.  地下空間與工程學報. 2015(05)
[5]低圍壓水平下QH-E模擬月壤三軸試驗技術(shù)與力學特性[J]. 鄒維列,陳輪,張俊峰,劉小順,童朝霞.  巖土工程學報. 2015(08)
[6]低重力環(huán)境下靜力觸探貫入機理離散元分析[J]. 蔣明鏡,戴永生,王新新.  巖土工程學報. 2014(11)
[7]TJ-1模擬月壤承載特性的現(xiàn)場試驗研究[J]. 蔣明鏡,戴永生,張熇,王闖,吳曉峰.  巖土力學. 2013(06)
[8]不同重力場下靜力觸探試驗離散元數(shù)值分析[J]. 蔣明鏡,王新新.  巖土力學. 2013(03)
[9]巖土工程磁力模型實驗土體相似材料的研制[J]. 李瑞林,周國慶,陳國舟,石高鵬,李軍.  功能材料. 2012(19)
[10]不同粒徑分布模擬月壤承壓特性試驗研究[J]. 鄒猛,李建橋,何玲,李豪,張曉冬,周桂芬.  航空學報. 2012(12)

博士論文
[1]筒形擋土結(jié)構(gòu)主動土壓力及拱效應(yīng)研究[D]. 陳國舟.中國礦業(yè)大學 2014
[2]基于離散單元法的顆粒物質(zhì)靜動力學行為研究[D]. 朱紀躍.蘭州大學 2013
[3]月球探測器地月空間轉(zhuǎn)移軌道研究[D]. 高玉東.國防科學技術(shù)大學 2008

碩士論文
[1]低重力場對模擬月壤力學特性及輪—壤作用關(guān)系影響的研究[D]. 石睿楊.吉林大學 2014
[2]小重力環(huán)境下模擬月壤承壓特性試驗及月球車/月壤關(guān)系研究[D]. 范文峰.吉林大學 2012
[3]膠結(jié)粗粒土強度與變形特性試驗研究[D]. 王強.大連理工大學 2010
[4]人工裝置與模擬月壤相互作用的土工離心模型試驗研究[D]. 李志剛.清華大學 2008



本文編號：3615035