[发明专利]强风化水库岸坡消落带泥岩开裂行为分子模拟研究方法在审

专利信息
申请号: 202210344222.X 申请日: 2022-03-31
公开(公告)号: CN114722692A 公开(公告)日: 2022-07-08
发明(设计)人: 张振华;崔文天;刘志丹;奚邦禄;徐国娟 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: G06F30/25 分类号: G06F30/25;G16C20/10;G16C20/80;G06F119/08;G06F119/14
代理公司: 合肥市科融知识产权代理事务所(普通合伙) 34126 代理人: 李慧
地址: 230009 *** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 风化 水库 岸坡消落带 泥岩 开裂 行为 分子 模拟 研究 方法
【权利要求书】:

1.一种强风化水库岸坡消落带泥岩开裂行为分子模拟研究方法,其特征在于,所述方法包括:

采用X射线衍射波谱仪测定消落带处紫红色强风化泥岩的矿物组成,得到测定结果;

根据测定结果,建立包含具有膨胀特性的蒙脱石晶层和长石、石英石的主要组分二氧化硅晶体的泥岩裂缝微观模型;

对泥岩裂缝微观模型中蒙脱石晶层表面吸附水分子进行模拟;

对不同基底间距下,吸附水分子的泥岩裂缝模型进行分子动力学模拟;

绘制不同水浓度下泥岩裂缝微观结构的图像并进行输出。

2.根据权利要求1所述的强风化水库岸坡消落带泥岩开裂行为分子模拟研究方法,其特征在于,采用LAMMPS软件建立泥岩裂缝微观模型。

3.根据权利要求1所述的强风化水库岸坡消落带泥岩开裂行为分子模拟研究方法,其特征在于,使用LAMMPS中巨正则蒙特卡罗模拟方法对泥岩裂缝微观模型中蒙脱石晶层表面吸附水分子进行模拟。

4.根据权利要求1所述的强风化水库岸坡消落带泥岩开裂行为分子模拟研究方法,其特征在于,使用LAMMPS软件进行分子动力学模拟,其中蒙脱石和二氧化硅的分子力场采用CLAYFF力场,水分子采用单点电荷SPC/E力场。

5.根据权利要求4所述的强风化水库岸坡消落带泥岩开裂行为分子模拟研究方法,其特征在于,进行分子动力学模拟的步骤,具体包括:

对模型进行几何优化,在NPT系综下进行动力学模拟,温度为300 K,压强为0.1 MPa,得到低能构象,存储信息于dump文件中。

6.根据权利要求5所述的强风化水库岸坡消落带泥岩开裂行为分子模拟研究方法,其特征在于,采用OVITO软件读取dump文件,并绘制不同水浓度下泥岩裂缝结构,并通过密度分布、径向分布函数、吸附能变化分析水分子在蒙脱石表面的吸附行为对蒙脱石晶层和二氧化硅基底间距的影响。

7.根据权利要求1所述的强风化水库岸坡消落带泥岩开裂行为分子模拟研究方法,其特征在于,所述泥岩裂缝微观模型中,蒙脱石晶体分子式是Na0.75(Si7.75Al0.25)(Al3.5Mg0.5)O20(OH)4·nH2O,蒙脱石模型遵循任何两个原子取代位点不相邻的规则,且硅氧四面体中每32个Si有1个Al替代,铝氧八面体中每8个Al有1个Mg替代,建立4a×2b×1c的蒙脱石超晶胞结构。

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