基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的砂土密實(shí)度評(píng)價(jià)研究.pdf

1、砂土這一天然顆粒材料具有壓硬性、剪脹性、各向異性等力學(xué)性質(zhì)，實(shí)質(zhì)上受其內(nèi)部的細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響。利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的手段對(duì)砂土顆粒進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化分析，對(duì)深入研究砂土變形機(jī)理等不無(wú)裨益。本文基于數(shù)字圖像處理技術(shù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法對(duì)砂土密實(shí)度作評(píng)價(jià)研究。主要研究工作及成果如下：
　　首先，做好砂土密實(shí)度評(píng)價(jià)研究的前期準(zhǔn)備，包括砂土圖像獲取的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和評(píng)價(jià)分析時(shí)需要的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的測(cè)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案制作出了關(guān)鍵的觀察對(duì)象：

2、標(biāo)靶砂即同粒組的染色顆粒。同時(shí)利用標(biāo)準(zhǔn)土工試驗(yàn)測(cè)定了標(biāo)準(zhǔn)砂的土粒組成、比重、最大干密度、最小干密度、最小孔隙比、最大孔隙比以及含水量等參數(shù)，為后期評(píng)價(jià)研究做好充分準(zhǔn)備。
　　接著是最為關(guān)鍵的Matlab圖像處理程序的編制與運(yùn)用。根據(jù)課題需要，基于數(shù)字圖像中的二值圖像處理技術(shù)，采用八鄰域搜索和聚類(lèi)方法實(shí)現(xiàn)了連通域的搜索和砂土顆粒的統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示該方法能較好地統(tǒng)計(jì)出染色砂土顆粒的個(gè)數(shù)和了解顆粒的分布情況，為進(jìn)一步研究砂土內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)變

3、化與顆粒變化的內(nèi)在聯(lián)系奠定基礎(chǔ)，對(duì)研究不同狀態(tài)下的砂土微觀結(jié)構(gòu)的性質(zhì)變化有很大意義。
　　最后通過(guò)多組試驗(yàn)，將圖像處理統(tǒng)計(jì)出的窗口內(nèi)染色顆粒數(shù)量與理論推出的對(duì)應(yīng)的砂土密實(shí)度建立起變化關(guān)系，繪出兩者的關(guān)系曲線(xiàn)，并用公式擬合，還進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)分析，多方面綜合評(píng)價(jià)標(biāo)靶顆粒數(shù)量與砂土密實(shí)度的內(nèi)在關(guān)系。通過(guò)整個(gè)試驗(yàn)研究得出的關(guān)系曲線(xiàn)，不僅較好的反應(yīng)了兩者的內(nèi)在關(guān)系，而且也驗(yàn)證了試驗(yàn)方案的合理性，顆粒搜索程序編制地有效性，為之后深入研究砂土微