扫描电子显微镜测试技术在岩土工程中的应用与进展.pdfVIP

维普资讯 第 20卷 第 2期 电 子 显 微 擘 报 vo1．20．No2 2001年 4月 JournalofChineseElectronM icroscopySociety 2∞ 1_4 文章编号：1000-6281(2001)02．0154—07 扫描 电子显微镜测试技术 在岩土工程 中的应用与进展 白 冰 ，周 健 (同济太学地下建筑与工程系 上海 200092) 捕 要 ：综述 了扫描 电子显微镜 (sEMj洲试技 术在岩土工程 中的若干进展 ，包括样 品的制备度 洲试 方法、微观结构变化 的动态监刹 方法、扫描 电子显微镜 的定量分析技术、微观 力学本构模型的研 究等 方面 。就 SEM 应用现状度 发展趋 势作 了评述 美 麓词 ：微观 结构 ；扫描 电子 显微镜 ；测试方法 ；定量分折 中圈分类号：TU411．~ ；TNI6 文献标识码 ：A 土的微观结构研究已日益受到岩土工程界的重视 。所谓土的微观结构一般是指微结构单元 体 的大小 、形状 、表面特征及其定量 比例关系，也包括各单元体之间在空 问上的排列方式及其相 互作用形式。事实上 ，早在 1925年 Terzaghi就首次提出了土的微观结构的概念 。他把粘粒悬液 在 电解质作用下形成 的絮凝沉积物在一定上覆荷重作用下形成 的结构称 为蜂 窝结构。随后， Goldschmidt在 1926又提 出了片架结构的概念 。但 只是随着光学显微镜 的发展 人们才可能对土 的微观结构进行直观的研究。利用这一手段 ，Casagrade(1932)发展 了n1za曲i的蜂 窝结构 ，提 出 了基质粘土和健台粘土的概念 。Lamb(1953～1958)提出了边 一边 ，边 一面，面 一面等几种微结构 单元体 的排列方式 。电子显微镜 ，特别是扫描 电镜 的出现大大加速 了土的微观结构 的研究进程 。 借助于这一新技术，众多学者不但提出了许多微观结构的新概念并合理地解释了其所表现的工 程性质及其意义 ，而且使土的微观结构的定量化分析工作取得 了实质性的进展。70年代 以来， 由于 电子计算机技术 的不断提高 ，计算机 图像处理系统被 引入土 的微观结构 的研究 中，使土的微 观结构 的定量化分析水平大大提 高。Tovey等…应用计算机 图像处理系统对土的微观结构进行 了定量分析 ，后来又开发 了一系列软件 ，取得 了许多重要成果。Bai和 Smart 对粘性土排列 的定 向性及固结不排水剪切过程 中土体微观结构 的变化进行了定量分析，给出了十分有意义的结果。 除了土的微观结构定量化分析取得重要进展外，关于土的微观结构测试技术 的微观力学本构模 型的研究也取得进展 ，Bazant教授领导的课题组在这一方面傲了大量的工作 。近年来，我国在 土的微观结构的研究方面也取得了大量 的成果。 迄今为止，已发展了诸如 x射线透视 、立体摄影 、墩光散斑法 、x射线衍射、光学显微镜 、透射 电镜 、显微镜位移跟踪法 、计算机断层 x射线技术 、差热分析 、压汞法等微观结构测试技术 。本 文主要介绍 目前土的微观结构研究 中最普遍 ，也是最重要 的研究手段之一 ，即扫描 电子显微镜 (Soar~ingElectronMicroscope，简称 SEM)测试 技术 。 SEM 测试技术 1．样 品制备方法 宦王量±盟 特殊性，为保证所观测到的微结构扫描图像能真实地反映试样的本来形貌 收稿 日期 ：2000-03—27；修订 日期 ：2ooo．06-19 基盒顶 目 国寡 自然科学基盒资助项 目(批准号 ：5973816~0 维普资讯 第 2期 白 冰等 ：扫描 电子显徽镜测试技术在岩土工程 中的应用与进展 155 必须使采集到的样品保持其原来 的状