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土的微观结构及特性与分子动力学模拟技术专题研讨会


2018921-23日,第七届中国水利水电岩土力学与工程学术研讨会于湖南省长沙市举行,由湖南大学等单位承办。与此同时,湖南大学土木工程学院举办的“土的微观结构及特性与分子动力学模拟技术专题研讨会”借大会契机于2018921圆满召开。研讨会以“土的微观结构及特性与分子动力学模拟技术”为主题,由湖南大学康馨教授和杨微副教授主持,北京交通大学优青获得者蔡国庆教授、中南大学优青获得者张昇教授、武汉岩土所中科院百人董毅副研究员、中山大学百人郑媛媛副教授、东南大学翟钱副教授等数十名学者受邀出席并作会议报告。



 

以蔡国庆教授为代表的几位学者对“土的微观结构及特性”作了精彩报告,蔡教授介绍了泥浆土和压实土孔径分布曲线呈现出来的不同分布特征及二者在干化、湿化过程中微观孔隙结构的变化;翟钱副教授则在报告中提出利用数学模拟的方法计算土体结构中的有效面积影响渗透,通过间接手段测量GSD来预测土体的孔径分布函数曲线;张昇教授则针对“土体细观迂曲度模型”研究,报告中通过对土体的微元体迂曲度进行改进,得到数学表达式进行迂曲度对比,并得出不同孔隙各向异性对迂曲度影响大小。



郑媛媛副教授等几位学者对“分子动力学模拟技术”在岩土工程中的应用作了同样精彩的报告。郑媛媛副教授针对“蒙脱土的纳米尺度建模及分子动力学模拟” 进行了大量的研究,通过计算机模拟仿真方法(多尺度分级),探究了微观尺度下蒙脱土遇水膨胀机理及蒙脱土的微观崩解原理。通过模拟对蒙脱石的亲水性进行了研究,真实再现了水滴在蒙脱土表面的接触及扩散过程,理论计算了水滴在蒙脱土表面的接触角,并与试验数据进行了对比;杨微副教授则利用分子动力学手段模拟了在放射性核废料处置库环境中缓冲材料对放射性核素的吸附行为,通过大量的模拟定量研究了放射性核素在缓冲材料蒙脱石孔隙表面所形成的各种复合物结构特性。



本次研讨会由湖南大学土木工程学院主办,得到了北京交通大学、东南大学、中山大学、中南大学、中科院等多家单位的支持。来自全国十几所高校的教授、研究生、学者共80余人热烈参会,会场座无虚席。研讨会报告学者们与在场参会者针对土体的微观特性试验研究及分子动力学模拟技术在岩土工程的应用前景等议题开展了广泛而深入的研讨,对比分享了土体微观孔隙结构研究试验经验,来自中山大学的郑媛媛副教授利用此机会给在场的所有学者上了一堂生动的“岩土分子动力学模拟”科普课,与研讨会与会者分享了这种模拟技术的优越性,对其在岩土工程的应用前景进行了展望。

 

 

分子动力学是一套分子模拟方法,主要依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动,其系统由微观尺度的粒子(原子或分子)的位置和速度决定。分子动力学方法在于从分子体系的不同状态构成的系统中抽取样本,从而计算体系的构型积分,并以构型积分的结果为基础,进一步计算体系的热力学量和其它宏观性质。分子动力学可以用于预测纳米尺度上材料的动力学特性;模拟与原子运动路径相关的基本过程及计算材料的各种力学性质。分子动力学模拟技术的优越性在于可以克服实验条件的限制、模拟超高温超高压等极限条件、实现对材料各种性质的变化趋势进行研究预测及对宏观实验提出方向性指导,节省大量的人力物力。

 

 

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