土体微观结构定量分析系统及应用

土体微观结构图像的计算机处理是土体微观结构定量化研究的关键技术之一.在分析我国土体微观结构定量研究的进展的基础上,针对土体微观结构图像计算机处理软件对土体微观结构非确定型参数定量分析功能的不足,设计和开发了新版土体微观结构定量分析系统,以太原高阶地黄土为例,通过各夯击次数对应土样的定量化结构效应分析,探讨了其动力固结的微观结构变化规律.该系统的应用对推动我国土体微观结构的研究具有积极意义.     

水泥土微观结构特征的定量评价

介绍了利用图像处理技术对土体进行微观结构定量分析方法,讨论了表征结构单元体和孔隙大小、形态及定向性等结构要素的定量评价指标。通过对加入水泥固化后软土的微观结构图像分析,论证了水泥土的微观结构特征定量分析方 法,得出了以此来分析评价土体微观结构特征的方法。     

图像分析法在岩土结构中的应用

为了揭示土体工程特性与其结构变化之间的内在规律性,探讨了图像分析方法在岩土结构研究中的发展历程,从基本原理上分析了各种图像处理技术在岩土的宏、细观结构研究中的特点。宏观上主要是利用跟踪技术,针对土体中标志点的移动来定量分析岩土的力学性能;微观上主要是利用电子扫描显微技术对土的微观结构进行定量分析,同时部分学者还发展了X射线计算机扫描技术。最后提出利用远距离、远心显微镜头和电荷耦合器件(CCD)共同作用,开辟了一种新的岩土动、静态微细结构研究方法。     

磁异常和梯度的频率域三维成像方法

三维反演在磁数据定量解释中具有重要作用。常用的空间域三维反演方法通常需要大量的正演和反演计算,因此对大规模数据的反演效率较低。三维成像是另一种定性和定量解释磁数据的重要方法。文中给出了一种磁异常与梯度三维成像的频率域迭代方法,该方法可以提高成像效率,适用于大规模数据的快速成像。笔者推导了磁总场异常和异常梯度频率域正演公式和成像公式,并将一种深度尺度因子引入成像公式中,提高了深度精度;笔者采用了迭代优化算法,减小了拟合误差,进一步提高了成像精度。通过理论模型数据试验和中国新疆某金属矿床实测数据,验证了本文方法的有效性、可行性。     

砂土微观结构样品制备技术及量化方法研究

土体的微观结构是决定其工程特性的重要内在因素,但对于砂土而言,如何制备适合微观分析的样品以及快速准确量化结构参数一直面临诸多挑战。为此,提出一种真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术,该技术可在有效去除土样水分的同时保持样品原状结构不被扰动,并可用于后续加工处理。针对不同粒度的砂土样品,分别使用扫描电子显微镜和光学显微镜对制备的试样进行观察,基于自主研发的土体微观结构定量分析系统SMAS对拍摄的照片进行精细量化分析,提出了由土颗粒数量、颗粒周长、表观孔隙率、形状系数、等效直径、分形维数和形态比等参数构成的量度指标体系对砂土样品微观结构特征进行定量评价。研究结果表明：提出的真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术具有操作简单、稳定可靠等特点,能有效维持砂土的原状结构;比较而言,扫描电镜更适用于粉细砂的微观结构分析,而光学显微镜更适用于中粗砂的微观结构分析;SMAS能有效识别微观结构图像中的土颗粒及孔隙,为定量分析砂土或其他土体的微观结构特征提供了高效的工具。     

激光显微光谱定量分析方法讲习班在昆明举行

微束专业委员会激光学组于4月25日至5月14日在昆明举办激光显微光谱定量分析方法讲习班,专题交流和讲授了国内现在应用的激光显微光谱六种定量和近似定量分析方法,介绍了激光显微光谱分析的现状及国外定量分析方法、激光原理和激光激发原理、激光显微光谱分析仪器等,此外还座谈讨论了影响激光显微光谱分析的因素和发展方向,提出会后开展激光光谱定量分析的主要课题和主攻方向。     

基于多频超声成像特征的软弱结构面可视化分析方法研究

在一定荷载条件下,岩土体内部软弱结构形态特征及其变形破坏方式对岩土工程边坡失稳等具有重要的意义,而岩土体内部软弱结构面及其形态特征的可视化分析往往缺乏有效的现场测试手段。基于此,提出一种基于多频超声成像特征的软弱结构面可视化分析方法。该方法通过使用多个频率的超声波来获取对应条件下不同角度、不同频率下岩土体内部软弱结构组织的超声扫描图像,统计分析其反射衰减特征以及差值图像的渐变特征,并据此建立软弱结构面定性定量分析方法,从而实现岩土体内部软弱结构的可视化分析。该方法实现了对岩土体内部软弱结构的实时成像探测和可视化监测,解决了现有技术中无法实现对岩土体内部软弱结构的原位成像探测和精细化分析的问题,为岩土工程和地质勘察中有关软弱结构诱发岩土体失稳机制的研究提供了一种新的技术手段和研究思路。     

土工膜微结构破损机理分析

为了探讨土工膜的微观结构特性和对其破坏渗漏机理做微观评价,采用光学显微镜和电镜对在各种不同延伸率受力状况下的土工膜微结构进行了分析。其研究的难点为拍摄一定延伸率下土工膜微结构技术及显微图像的数据处理。由显微成像得知：光镜与电镜成像结果是一致的,土工膜破坏不仅与颗粒杂质有关,而且与结构本身塑性有关。     

冻融循环对土体分散性的影响及微观机理分析

以吉林乾安地区土样为研究对象,通过对经历不同冻融循环次数的原始土样及改性后土样进行分散性测试和电镜扫描试验,利用MATLAB图像处理软件、CIAS裂隙定量分析程序对土样裂隙进行定量处理,探究循环冻融作用下土体分散性的变化规律与土体裂隙参数之间的关系及其微观机理。结果表明：(1)未经明矾处理的土样分散性随冻融循环次数的增加而增加,经明矾处理的改性土样在有限次(20次)冻融循环条件下分散性不发生变化;(2)冻融循环作用下结构单元体破碎,使土样中细粒含量增加从而使土体分散性增强,同时新形成的裂隙将土体切割成大小不一形状各异的块体,进而加剧了土体的分散性;(3)裂隙参数中,裂隙分形维数与土体分散性等级值相关性较好,裂隙率次之;(4)明矾中的铝离子替代了土颗粒表面的钠离子,增大了土颗粒之间的吸引力,从而降低了土体的分散性,且试样分散性受冻融循环条件的影响较小,因此明矾可作为一种良好的改性剂用于治理季冻区分散性土。     

矿物激光显微光谱分析方法的探讨

在激光显微光谱分析问世20多年来,国内外很多学者对激光显微光谱的定性和半定量分析方法作了大量的研究工作。但是,在对物质的微成分进行精确的定量分析方面,却遇到了较大的困难,特别是岩矿样品定量分析的精密度和准确度还难以达到常规发射光谱定量分析的水平。这主要是由于激光输出能量的稳定性、标样的均匀性及其与试样的相似性、激光蒸     

激光显微发射光谱定量分析基本公式的探讨

目前激光显微发射光谱定量和半定量分析工作多采用常规原子发射光谱定量分析基本公式。本文论述了谱线强度与激光取样量之间的关系,建议在激光显微发射光谱定量和半定量分析工作中采用含有激光取样量参数的基本公式。     

干燥失水条件下膨胀土的细观裂隙演化特征研究

干燥失水现象是引起膨胀土裂隙萌生和扩展的关键性因素,裂隙的演化过程对土体结构完整性和地基的长期稳定与安全具有重要影响。为了研究膨胀土干缩裂隙的演化特点,对原状土试样开展显微CT扫描试验,结合图像分析技术获取了土体细观裂隙的二维/三维图像与特征参数,从定性和定量角度分析了干缩裂隙的演化规律。结果表明：三维重构后的数字模型还原了膨胀土在干燥过程中的体积收缩特征,与试样实测的体积有较好的一致性;从显微CT图像中可以提取细观裂隙的量化指标,如裂隙率、裂隙数量、裂隙体积与裂隙结构特征参数等;随着含水率从24.0%下降至12.0%,膨胀土的裂隙率、裂隙体积呈增大趋势,裂隙数量呈减小趋势;根据裂隙的体积和几何形态特征将其分为连通裂隙和独立裂隙,干燥过程中连通裂隙的体积占比显著提高,独立裂隙数量不断减少;球棒模型有效地模拟了膨胀土裂隙的几何形态特征,在干燥失水过程中等效孔隙半径、喉道半径、喉道长度与孔喉配位数均有增大趋势,裂隙连通性显著增强;SEM图像表明细观裂隙的连通与黏土颗粒排列形式、粒间孔隙发育程度等存在重要关联。     

海南戈枕韧性剪切带微观构造研究

韧性剪切带的定性－定量分析。能更清晰、直接地揭示构造运动生发发展过程应力、应变的状况。作者对海南戈枕韧性剪切带从显微构造角度作了系统研究工作。通过矿物粒度、形态比统计，在纵横方向上更明确了内部的复杂分带性；通过显微批向构造、矿物组权及变形变晶分析了探讨了构造活动的方式、方向；通过古应力值、剪应变、总位移量、弗林系数的测算，定量表述了该带变形机制及应力、应变速率大小。     

基于Matlab平台的地-井TEM快速成像

多年来受制于方法本身的复杂性,地-井TEM法的反演解释以定性和半定量解释为主,难以更加精细地对实测曲线做出进一步的解释,等效电流环的出现使得快速定量反演得以开展,但是电流环未知参数多、约束难,自动反演很难开展。有鉴于此,采用Matlab GUI平台编制了基于等效电流环的人机交互快速成像程序,以人机交互方式对地-井TEM异常场进行快速成像,依据异常曲线特征给定电流环初始参数,结合拟合曲线,时时修正电流环各参数,最终获取了异常的中心位置和空间展布参数。     

“C—D”因子分析及其在矿产资源定量预测中的应用

在数学地质诸方法中,多元统计分析,地质统计学等是用来处理定鼍变量的,而数量化理论,马尔柯夫链,逻辑信息法等仅适于定性变量。本文介绍一种新的方法——“C—D”因子分析方法,它既适于定量变量,也可用于定性变量,当定性变量和定量变量同时存在时也同样适用,将它用于矿产资源定量预测,应用效果良好。     

饱和细粒土固结过程中矿物组分与有机质的三维表征

饱和细粒土颗粒细小, 比表面积大, 易与土体中的孔隙水、有机质相互结合形成团聚体, 这种结合形式对土体的物理力学性质有着重要影响。本文从三维微观结构角度探讨饱和细粒土的多物质结构特征对其固结演化性质的作用。土样分成4种组分:孔隙, 有机质, 多矿物组分和伊利石为主的矿物组分。通过同步辐射显微CT技术联合数据约束模型, 获取多物质三维结构表征。伊利石为主的矿物组分, 与孔隙呈共存结构, 即使在1600kPa高压作用下仍不易排出孔隙水。有机质与伊利石为主的矿物组分易结合形成有机黏土颗粒, 有机质不仅吸附在组分表面, 而且嵌入组分结构内部; 在土体固结过程中, 有机质存在富集特征, 40~400μm直径的有机质总体积逐渐增大, 削弱土颗粒间的连结强度。本研究采用定性与定量分析相结合, 获取了固结过程中矿物组分与有机质的结构表征, 为特殊土体的微宏观性质分析提供一种可行性研究方法。     

综合物探检测在岩体质量等级定性与定量评价中的应用研究

我国经济高速发展极大地带动了西部水电工程资源的开发,在水电工程建设中,枢纽区岩体质量等级的评价是工程建设的基础,系统、准确评价坝址区岩体质量等级对工程建设具有指导意义。首先采用地震层析成像法、单孔声波法、钻孔变模法等物探方法的测试结果,对锦屏一级水电站坝基岩体质量等级进行定性和定量分析研究,并建立其相互关系;再运用钻孔全景图像成果验证了岩体分级的合理性。研究成果表明,综合物探方法可定性和定量评价水电站岩体质量等级,对类似工程具有可借鉴性。     

用光导管测复合光强提高激光微区半定量分析准确度的初步尝试

(一)问题的提出由于激光显微光谱分析在微区瞄准分析方面的许多优点,近年来,已广泛的用于地质、冶金、生物、医学、电子工业及考古学等方面,在一定程度上起到了电子探针的作用。我所自1971年底试制组装了一台激光显微分析仪以来,主要用其鉴定细小疑难矿物和考查元素的赋存情况,进行定性与近似半定量分析。     

特征向量单调系数方向系数三权法

本文提出一个新的资源总量预测方法,它既可处理定性数据,又可处理定量数据,更可以处理定性数据和定量数据同时共存时的情况.本方法要求条件较少,应用范围广泛,效果良好.     

地表蒸发条件下的膨胀土初始开裂分析

针对地表蒸发条件下的膨胀土开裂问题,从定性和定量两个方面进行了分析,提出了膨胀土初始开裂的基质吸力临界判据,经比较与现场实测结果基本一致。采用线弹性力学方法,研究了地表蒸发条件下的膨胀土初始开裂深度,对其与土体抗拉强度、泊松比及密度等特性参数的关系进行了详细的论述。