显微CT扫描南京粉砂空间孔隙结构的精细化表征

摘要：

孔隙结构是反映土体物理、力学性质变化的本征指标,传统医用CT分辨率尺度不足以辨识表征岩土体细观结构的单个颗粒或孔隙.使用了14μm高空间分辨率的工业显微CT,对砂雨法生成的南京粉砂试样进行了扫描.对CT图像预处理后所得二值数字图像序列进行了三维重构,实现了任意表征单元体(REV)提取,并可对REV采用三维二值矩阵加以表征与定量分析.通过分析断层图像序列,计算出土样整体的体积孔隙率,与实验孔隙率误差仅3.93%.沿试样高度计算表观孔隙率在20.97%~46.77%范围内波动.从试样底部一REV中提取出水平方向、与水平面成60°角以及两正交垂直方向共4个典型切面,对其孔隙定向性进行统计分析,结果表明,水平切面具有最小主定向角,两正交垂直切面中,一个具有最大主定向角,另一具有最小各向异性率,斜切面孔隙呈近似等向分布,无明显定向性.采用孔隙网络模型进行空间孔径定量分析,结果发现,所提取出3个REV的最大孔径分布在629~696μm,最小孔径分布在54~77μm,平均孔径分布在166~185μm,孔径分布在100~200μm范围内最为集中.方法可用于热、水、力等各类因素作用下土体空间孔隙结构的无损定量分析.

关键词：显微CT、南京粉砂、阈值分割、三维重构、表征单元体、孔隙率、定向性、孔径分布

所属期刊栏目：39

分类号：TU411(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金重点项目41230636;国家自然科学基金项目40902076;江苏省自然科学基金项目BK20141224

在线出版日期：2017-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：683-689