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昆明红土的固化特性及微观结构图像特征参数研究

金克盛  
【摘要】:本文在综合分析当前土体加固及微观结构研究特别是红土研究现状的基础上,针对红土研究中存在的问题,提出以昆明红土的固化特性及微观结构图像特征参数作为研究对象。 在明确红土化作用包括风化作用、微团粒化作用以及红土成土作用三个完整阶段的基础上,阐明了昆明红土的化学组成特征、物理力学特征、颗粒组成特征、颗粒粒度分维特征以及颗粒连接特征;土壤强固剂加固红土试验表明,土壤强固剂的加入,改善了红土的力学特性,提高了红土的最佳击实指标和抗剪强度指标,减小了红土的渗透性指标和压缩性指标,其加固效果用加固效果系数来衡量,其加固机理可用土壤强固剂与红土颗粒之间的物理化学作用、土壤强固剂引起红土双电层的变化以及土壤强固剂对红土颗粒的包裹作用来解释。 土体的宏观物理力学特性取决于其微观结构形态,因而对土体微观结构的研究特别是定量化研究有助于解释土体的宏观特性。运用先进的计算机图像处理技术,在对土体的微观结构图像进行几何失真校正、噪声消除、灰度处理、直方图修正、图像变换、图像锐化、局部增强以及图像分割等八个处理步骤的基础上,可以提取反映土体微观结构图像的形状特征参数、纹理特征参数以及分维特征、定向度等定量化参数。 红土特殊的物理力学性质更是其微观结构形态的真实反映,根据土体微观结构图像处理的八个步骤,结合红土自身特点,运用Vb编制了计算程序,提取了红土颗粒和孔隙所占的面积比例、最大面积、平均周长、圆形度、复杂度、定向度以及分维值等七个特征参数,这七个特征参数反映了红土中颗粒和孔隙的构成情况。定量分析结果表明,本文分析的典型红土在不同放大倍数下,都反映出颗粒所占据的空间大于孔隙所占据的空间,颗粒接近圆形的程度好于孔隙接近圆形程度,颗粒排列的定向性好于孔隙排列的定向性,颗粒排列的复杂程度低于孔隙排列的复杂程度,颗粒分布的分维值大于孔隙分布的分维值。这些结论与直接对红土的微观结构图像进行定性分析得到的结果一致,这在一定程度上证明了红土微观结构图像处理提取特征参数的合理性和可靠性,奠定了定量研究红土宏微观统一性的基础。


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