上新世红土微观结构参数与渗透系数的变化关系研究

摘要：

新近系上新世(N2)红土是实现我国西北地区保水采煤和生态环境保护的关键隔水层,研究红土的微观结构有利于分析其渗透性变化的内在机理.文章利用Matlab对不同渗透系数的N2红土的SEM图像进行了预处理和二值化分割,提取孔隙轮廓,得到其孔隙大小、排列、形态和类型等微观特征,并分析了红土的灰度熵、平均孔径、扁圆度、分布分维和概率熵等孔隙微观结构参数与渗透系数之间的关系.结果 表明:图像灰度熵与渗透系数之间无明显变化规律,灰度熵在0.88～0.92之间;平均孔径在2.7 ～3.7 μm之间,渗透系数随平均孔径的增加呈指数型增加;对孔隙大小按照微孔隙(＜1 μm)、小孔隙(1～4μm)、中孔隙(4～16 μm)、大孔隙(＞16 μm)4组进行分类,发现小孔隙的数量最多,约占总孔隙数的50％以上,中孔隙和大孔隙的面积约占总孔隙面积的80％以上,渗透系数的增大主要与中孔隙和大孔隙有关;孔隙扁圆度在0.54 ～0.57之间,形状系数在0.63～0.75之间,孔隙主要呈扁椭圆状,渗透系数随扁圆度的增加呈指数型缓慢减小,随形状系数的增加呈线性减小;孔隙的分布分维数在1.00～1.40之间,随着分布分维的增加,孔隙由大变小,渗透系数随之呈指数型减小;不同土样的概率熵在0.97 ～0.99之间,孔隙缺乏明显定向性.

关键词：上新世、红土、微观结构、图像处理、渗透系数、定量分析

所属期刊栏目：47

分类号：P642.13+2(水文地质学与工程地质学)

资助基金：国家自然科学基金重点项目资助41430643

在线出版日期：2020-05-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：153-160