基于SEM图像处理的天然硅藻土分形特征分析

发布时间：2018-01-17 03:15

本文关键词：基于SEM图像处理的天然硅藻土分形特征分析　出处：《水利水运工程学报》2017年05期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：为探讨天然沉积硅藻土的微观结构及变形机制,对硅藻土样进行了SEM电镜扫描、压汞试验和高压三轴试验。采用图像分割原理及最佳阈值法分析了天然沉积硅藻土在不同固结压力下的分形特征和孔隙结构特征参数,探讨了硅藻土分形维数和各向等压固结压力之间的关系。结果表明,硅藻土体多孔隙,具有很强的结构性。土中孔隙孔径大多在0.1~1.0μm之间。在固结压力达到屈服压力后,孔径大于1μm的较大孔隙随固结压力的增加而减少,硅藻颗粒破坏,孔隙结构坍塌。获取了灰度阈值及二值化后的SEM图像。得到天然沉积硅藻土在不同固结压力下的分形盒子数和盒维数。结果还表明分形盒维数随固结压力增加而增加,天然沉积硅藻土在固结压力下的微观结构性及孔隙分布可通过分形盒维数来反映。
[Abstract]:In order to study the microstructure and deformation mechanism of naturally deposited diatomite, SEM scanning electron microscope was performed on the sample of diatomite. Mercury injection test and high pressure triaxial test. The fractal characteristics and pore structure characteristics of natural sedimentary diatomite under different consolidation pressures were analyzed by image segmentation principle and optimum threshold method. The relationship between the fractal dimension of diatomite and the isobaric consolidation pressure of diatomite is discussed. The results show that the diatomite is porous. The pore size in soil is mostly between 0.1 渭 m and 1.0 渭 m. When the consolidation pressure reaches yield pressure, the larger pore size larger than 1 渭 m decreases with the increase of consolidation pressure. Diatom particles are broken. The SEM images of grayscale threshold and binarization were obtained. The fractal box number and box dimension of naturally deposited diatomite under different consolidation pressures were obtained. The results also showed that the fractal box dimension increased with consolidation pressure. Add to it. The microstructure and pore distribution of naturally deposited diatomite under consolidation pressure can be reflected by fractal box dimension.
【作者单位】：苏州科技大学土木工程学院;南京工业大学;香港理工大学土木与环境工程学院;东南大学交通学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51378327,51378118,51508369) 江苏省自然科学基金资助项目(BK20150289) 江苏省建设系统项目(2016ZD26) 2017年苏州市市级建设科研项目
【分类号】：TU44
【正文快照】： 天然沉积的软黏土一般都具有一定的结构性[1],包括沉积过程中形成的初始结构性和沉积完成后,由于机械、化学和生物等各种因素影响而产生的结构性[2-3]。由于结构性的存在,天然沉积土的压缩性与重塑土有着显著差别。结构性对天然沉积饱和土力学形状的影响与应力历史和初始孔隙

【参考文献】

相关期刊论文前10条

1 王升福;杨平;刘贯荣;樊文虎;;人工冻融软黏土微观孔隙变化及分形特性分析[J];岩土工程学报;2016年07期

2 卢佩霞;曹玲;徐永福;;非饱和土力学的分形理论[J];地下空间与工程学报;2015年02期

3 方磊;李春苗;龚文宗;王军培;;阈值分割法处理土微结构图像质量评价[J];地下空间与工程学报;2013年S2期

4 张先伟;王常明;马栋和;;软土微观结构表面起伏的三维可视化及分形维数的计算[J];应用基础与工程科学学报;2012年01期

5 王国欣,黄宏伟,肖树芳;软土微结构特征的试验研究[J];水利学报;2005年02期

6 洪振舜,立石义孝,邓永锋;天然硅藻土的应力水平与孔隙空间分布的关系[J];岩土力学;2004年07期

7 雷华阳,肖树芳;天津软土的次固结变形特性研究[J];工程地质学报;2002年04期

8 雷华阳,肖树芳;天津海积软土微观结构与工程性质初探[J];地质与勘探;2002年06期

9 王清,王凤艳,肖树芳;土微观结构特征的定量研究及其在工程中的应用[J];成都理工学院学报;2001年02期

10 陈嘉鸥,叶斌,郭素杰,李志民;珠江三角洲软土SEM微结构定量研究[J];电子显微学报;2001年01期

【共引文献】

相关期刊论文前10条

1 王月香;石修松;吉锋;顾欢达;丁建文;;基于SEM图像处理的天然硅藻土分形特征分析[J];水利水运工程学报;2017年05期

2 李航;陆烨;孙康;;标准砂直剪试验的PFC数值模拟[J];上海大学学报(自然科学版);2017年05期

3 焦鹏飞;孙永福;刘晓瑜;宋玉鹏;周其坤;杜星;;黄河水下三角洲海底粉土微观结构分形特征研究[J];海洋科学进展;2017年04期

4 邓岳保;陈菲;刘干斌;叶俊能;;宁波土层的流变固结试验及流变模型参数研究[J];水文地质工程地质;2017年05期

5 付建伟;梁晓波;;压实黄土吸力和微结构关系探讨[J];资源环境与工程;2017年05期

6 宋会娟;李建中;;网纹红土红白色网纹的分形研究[J];土工基础;2017年04期

7 刘兵;卢毅;刘春;顾凯;舒荣军;;砂土压缩过程中微观结构提取技术研究[J];工程地质学报;2017年04期

8 倪小东;尹学谦;蔡钟;;基于PFC-COMSOL联合开展软土固结细观机理研究[J];河北工程大学学报(自然科学版);2017年02期

9 庞润芳;石莹莹;郑坤灿;任雁秋;潘刚;龚志军;武文斐;;土壤、岩样、水泥和煤的多孔介质结构特征研究进展[J];科学技术与工程;2017年15期

10 符思华;刘小文;陈铭;刘星志;;不同深度下赤湖软土变形特性分析[J];南昌大学学报(工科版);2017年01期

【二级参考文献】

相关期刊论文前10条

1 张英;邴慧;杨成松;;基于SEM和MIP的冻融循环对粉质黏土强度影响机制研究[J];岩石力学与工程学报;2015年S1期

2 徐日庆;邓yN文;徐波;来剑平;詹学贵;徐丽阳;陆建阳;;基于SEM图像信息的软土三维孔隙率定量分析[J];地球科学与环境学报;2015年03期

3 李国玉;马巍;穆彦虎;毛云程;陈赵育;王飞;房建宏;;季节冻土区压实黄土湿陷特性研究进展与展望[J];冰川冻土;2014年04期

4 王天亮;卜建清;王扬;徐磊;严晗;;多次冻融条件下土体的融沉性质研究[J];岩土工程学报;2014年04期

5 张先伟;孔令伟;;利用扫描电镜、压汞法、氮气吸附法评价近海黏土孔隙特征[J];岩土力学;2013年S2期

6 尹振宇;;土体微观力学解析模型:进展及发展[J];岩土工程学报;2013年06期

7 陈世杰;赵淑萍;马巍;杜玉霞;邢莉莉;;利用CT扫描技术进行冻土研究的现状和展望[J];冰川冻土;2013年01期

8 穆彦虎;马巍;李国玉;毛云程;;冻融作用对压实黄土结构影响的微观定量研究[J];岩土工程学报;2011年12期

9 邓廷权;焦颖颖;;图像分割质量评价的二型模糊集方法[J];计算机工程与应用;2011年32期

10 郑剑锋;马巍;赵淑萍;蒲毅彬;;三轴压缩条件下基于CT实时监测的冻结兰州黄土细观损伤变化研究[J];冰川冻土;2011年04期

【相似文献】

相关期刊论文前10条

1 宋聚生,于晓秋;黑龙江省城市体系的分形特征及规模结构研究[J];哈尔滨工业大学学报;2003年08期

2 刘衍成;;确定土前期固结压力的计算机程序简介[J];勘察科学技术;1985年04期

3 徐志方;;谈冲、洪积平原粘性土的前期固结压力[J];华北水利水电学院学报;1989年03期

4 杨斌娟;;前期固结压力经验估算[J];地下工程与隧道;2001年01期

5 刘方成;尚守平;王海东;;固结压力相关的黏土动力特性模型研究及应用[J];岩土力学;2010年05期

6 魏道垛,胡中雄;上海浅层地基土的前期固结压力及有关压缩性参数的试验研究[J];岩土工程学报;1980年04期

7 马永刚;孟令福;;浅析天津滨海地区浅层软土的前期固结压力[J];港工技术;2011年06期

8 周永;史群飞;;关于土的前期固结压力试验中几个问题的探讨[J];山西建筑;2012年26期

9 温勇;刘国君;;柱撑粘土的孔结构分形特征研究[J];中国非金属矿工业导刊;2010年06期

10 汪宝根;单继三;苏伏子;;前期固结压力推求方法的探讨[J];工程勘察;1982年01期