黄土跨尺度微观模型的初步建立与应用

发布时间：2017-08-28 22:36

  本文关键词：黄土跨尺度微观模型的初步建立与应用

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【摘要】：黄土的变形及强度与黄土微观结构密切相关,采用跨尺度的微观结构研究手段,将颗粒空间分布规律与矿物成分统一起来,建立跨尺度空间模型能够反映黄土内部结构真实的情况,对认识黄土的微观结构对力学性能的影响,以及还原古环境意义重大。本文首先从颗粒、孔隙和胶结物以及相互作用的角度论述了黄土微观结构近年来的发展现状。在此基础上,设计了一种取样器,该取样器所获取的土样体积小,使得土样在树脂作用下能快速达到固化状态,可以有效适用于工地现场和实验室内土体微观结构分析。发明了一种扫描电镜下黄土矿物快速鉴别方法,通过未知矿物的空间混合图像数据与建立的标准矿物空间混合图像数据库进行色差计算从而鉴定矿物。提出了一种扫描电镜下黄土矿物的快速识别技术,该技术通过区域色彩平均方法将跨尺度图像中的矿物自动提取出来,大大降低了矿物提取的工作量。基于快速制样技术和矿物的快速识别技术,初步建立了黄土跨尺度二维以及三维的模型。采用跨尺度的研究手段,可以在宏观的尺度上观察微观的细节,兼顾矿物空间位置与矿物成分。通过特有的定位方法对微米级图片进行定位,建立了光学显微镜下黄土三维空间颗粒模型。通过形心校正和角度校正进行图像定位,在扫描电镜下建立的三维空间颗粒模型方法优势在于可以赋予颗粒以矿物属性。以上方法和技术,为系统性地开展黄土跨尺度微观结构研究奠定了一定基础。
【关键词】：黄土 扫描电镜 快速制样 跨尺度模型 矿物识别 三维重建
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.131
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 研究背景及研究意义8-9
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 土体微观结构中颗粒研究进展9-10
• 1.2.2 土体微观结构中孔隙研究进展10-11
• 1.2.3 土体微观结构中胶结物研究进展11
• 1.2.4 土体微观结构中颗粒、孔隙和胶结物相互作用研究进展11-13
• 1.3 研究内容、研究方法与技术路线13-15
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 研究方法13-14
• 1.3.3 技术路线14-15
• 2 黄土扫描电镜试样快速制备15-20
• 2.1 取样器研制15-16
• 2.2 试样制备流程16-20
• 2.2.1 取样16-17
• 2.2.2 样品的浸泡与固化17-18
• 2.2.3 试样的切割、细磨、精磨、抛光18-20
• 3 黄土跨尺度模型初步建立与分析20-43
• 3.1 取样点场地工程地质条件概述20-23
• 3.1.1 西宁场地的工程地质条件概述20-21
• 3.1.2 西安场地的工程地质条件概述21-23
• 3.2 扫描电镜原理及相关分析技术23-25
• 3.3 跨尺度扫描电镜图像的制作25-28
• 3.4 跨尺度模型颗粒分析28-34
• 3.4.1 颗粒的提取28-31
• 3.4.2 跨尺度模型验证31-34
• 3.5 跨尺度模型胶结物分析34-37
• 3.5.1 胶结物的提取34-36
• 3.5.2 西宁、西安黄土胶结物分析36-37
• 3.6 跨尺度模型孔隙分析37-43
• 3.6.1 孔隙的提取37-39
• 3.6.2 西宁、西安黄土孔隙分析39-43
• 4 基于图像处理的扫描电镜黄土矿物鉴别43-62
• 4.1 能谱数据的叠加处理43-45
• 4.2 图像空间混合处理45-56
• 4.2.1 空间混合算法45-46
• 4.2.2 建立矿物标准色库46-55
• 4.2.3 矿物标准色库的准确性验证55-56
• 4.3 矿物批量化鉴定56-62
• 4.3.1 矿物批量化鉴定的验证58-59
• 4.3.2 西宁原状黄土矿物批量化鉴定应用实例59-62
• 5 黄土三维空间微观模型的初步建立62-69
• 5.1 光学显微镜下黄土三维空间模型的初步建立62-66
• 5.1.1 图像获取62-63
• 5.1.2 图像定位63-65
• 5.1.3 土体颗粒三维重建65-66
• 5.2 扫描电镜下黄土三维空间微观模型的初步建立66-69
• 5.2.1 土样分层扫描66-67
• 5.2.2 图像定位67-68
• 5.2.3 土体颗粒三维重建68-69
• 6 结论与展望69-70
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 攻读学位期间发表的论文、专利及获奖74

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1 杨硕;黄土跨尺度微观模型的初步建立与应用[D];西安科技大学;2015年

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本文编号：749898