基于TIE方程的空间域相位恢复迭代算法

利用同步辐射X射线同轴显微层析(CT)方法对页岩进行扫描成像是一种无损的,对研究页岩孔裂隙大小、形态、三维结构及连通性等微观结构特征有重要意义的方法.同步辐射的引入将在物理上为提高页岩成像的分辨率提供了可能,在相位-吸收二重性假设下利用光强传递TIE(transport-of-intensity)方程可以较好地抑制由于相位信息带来的"边缘增强"效应,但该问题本质上是不适定的反演问题.本文根据实际问题构造模型,提出了一种与传统基于频域方法不同的,基于空间域的相位恢复迭代算法,并采用迭代Tikhonov正则化在数值上解决了噪声干扰下的不稳定性·问题.研究结果表明,新方法的残差仅为频域方法的1%左右,该方法可用于未来实际数据的处理.     

黄土液化微细观特性试验研究

黄土液化演化过程的微观机理分析是液化防御的科学问题之一。通过微细观及动力学试验探索黄土液化的本质和影响因素。首先用CT细观扫描实验探索黄土渗透液化的细观变化,研究表明土体液面上升的根本原因是弱碱性盐类胶结物的吸水作用导致土样含水面整体上升;试样达到高饱和度,大孔隙周围颗粒间胶结物质破坏后有效应力为零,土层液化。粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致高饱和度。土样微观结构的差异也会影响土的液面上升和破坏强度。针对低黏性粉土、粉质砂土及粉质黏土的三类黄土液化实验分析表明,低黏性粉土动荷加载时间更短,更易于液化,即低粘性粉土液化最为严重,粉质砂土为中等液化,粉质黏土相比其他黄土类别不易液化。电镜扫描土样微观结构参数分析表明,土颗粒周围胶结物质的化学元素比值(Ca/Fe),以及土颗粒粒径分布和孔隙尺寸(孔隙与颗粒比)均影响液化等级,可初步判断液化的强弱。     

冻土CT图像中环形伪影和射线束硬化伪影的成因及校正方法

冻土CT图像中不可避免地会出现环形伪影和射线束硬化伪影。为解决这些问题, 分析了两类伪影的特征和形成机理, 提出了降低伪影的硬件优化方案。首先, 通过改变X射线管电压, 以此改变X射线光通量来降低冻土CT图像的环形伪影。其次, 利用不同厚度的滤过材料, 将X射线中的低能射线预先过滤, 使得穿过冻土试样的X射线能谱范围变窄, 以此来降低射线束硬化伪影对试样的影响。对比分析结果表明： 将扫描电压提高到120 kV既能有效降低同类型冻土试样CT图像中的环形伪影, 又能保证图像的质量; 选用材质为2A12、 厚度为18 mm的航空铝材, 在扫描电压为120 kV、 扫描电流为230 mA的条件下可以有效抑制射线束硬化所造成的伪影。     

An experimental study on microscopic characteristics of gas-bearing sediments under different gas reservoir pressures

Gas-bearing sediments are widely distributed in five continents all over the world. Most of the gases exist in the soil skeleton in the form of discrete large bubbles. The existence of gas-phase may increase or decrease the strength of the soil skeleton. So far, bubbles’ structural morphology and evolution characteristics in soil skeleton lack research, and the influence of different gas reservoir pressures on bubbles are still unclear. The micro characteristics of bubbles in the same sediment sample were studied using an industrial CT scanning test system to solve these problems. Using the image processing software, the micro variation characteristics of gas-bearing sediments in gas reservoir pressure change are obtained. The results show that the number and volume of bubbles in different equivalent radius ranges will change regularly under different gas reservoir pressure. With the increase of gas reservoir pressure, the number and volume of tiny bubbles decrease. In contrast, the number and volume of large bubbles increase, and the gas content in different positions increases and occupies a dominant position, driving the reduction of pore water and soil skeleton movement.     

用于颗粒土微观力学行为试验的微型三轴试验仪

颗粒土的微观力学行为（如土颗粒的运动与破碎等）决定着其宏观应力-应变行为,如应变局部化、应力硬化等。为研究颗粒土的微观力学行为,开发了一台微型三轴试验装置。它的轴向加载系统由伺服控制的步进转动马达与涡轮传动的减速器组成,围压由GDS压力控制器提供,压力室采用高透光率,高强度的轻质材料制成。借助于X射线显微CT及图像处理分析技术,该装置能实现对干砂土微尺寸试样（直径为8 mm,高度为16 mm）在三轴剪切条件下微观特性的无损检测。采用该三轴试验装置对粒径为0.60～1.18 mm 的LBS（Leighton Buzzard sand）试样在1.5 MPa的围压下进行了试验。结果显示,试验装置测得应力-应变曲线合理,显微CT 图像特征清晰,能够用于颗粒土体微观土力学行为的试验研究。     

颗粒形状对碎石料孔隙特性影响研究

颗粒形状是影响碎石料孔隙特性的主要因素之一,进而影响碎石料的渗透特性和力学行为。选取粒径为2~5 mm和5~10 mm的灰岩碎石颗粒填筑试样,同时与相同级配和孔隙率的玻璃球试样进行对比研究,采用CT扫描技术和图形处理软件获取多孔介质孔隙边界轮廓,选取0.5 mm开度阈值分割孔隙;每组试样选取3张扫描断面图像,取定量参数的平均值为研究对象,对孔隙特性进行定量分析。结果表明：玻璃球多孔介质孔隙形状的复杂性甚于碎石料;玻璃球多孔介质孔隙系统的连通度大于同粒组碎石料。     

New style of honeycomb structures revealed on 3D seismic data indicate widespread diagenesis offshore Great South Basin,New Zealand

In the Great South Basin, within the Eocene section, at time-depths around 700–900 ms two way time below the seafloor, unusual features are observed on 3D seismic data closely associated with polygonal faults. The features, referred to as honeycomb structures (HS), cover an area of ∼600 km², are packed circular, oval, to polygonal depressions 150–400 m across in plan view and several to 10 + m in amplitude. Polygonal faults rapidly die out at the Marshall Paraconformity, which is overlain by the Oligocene Penrod Formation. Hence the polygonal faults are inferred to have formed prior to the Marshall Paraconformity, and they cross-cut HS features. Consequently the top of the HS probably formed at burial depths of around 375–500 m, which is their decompacted depth below the paraconformity. The interval containing HS is about 125 m vertical thick. There are several possible origins for the HS. The most probable is related to bulk contraction of the sediment volume accompanied by fluid expulsion, which suggests a diagenetic origin, in particular the opal-A/CT transition. There are actually two polygonal fault systems (PFS) present in the area. The Southern Tier 1 PFS lies laterally to the HS and overlaps with it. The Northern PFS (Tier 2) lies above the HS, appears to be independent of the HS, and formed in the upper 200–300 m of the sediment column. The Tier 1 PFS probably formed by shear failure related to the same diagenetic effects that caused the HS.     

基于CT三维重建与逆向工程技术的煤体数字模型的建立

为了建立能够表征煤体真实孔隙结构的数字模型,进而进行数值模拟研究,通过μCT225kVFCB高精度CT系统扫描得到了大柳塔煤矿长焰煤CT数据,可观测到的最小孔隙直径为1.94 μm。使用基于Matlab语言的三维重建程序结合逆向工程技术,提出了一种将煤体CT三维数据转换为CAD数字模型的方法。以Ansys建立的煤体有限元模型为例,对煤体瓦斯渗流进行了模拟,分析了煤体孔隙内的速度及压力分布规律,并计算了沿X、Y、Z方向的渗透系数。计算结果表明：在微观尺度下（< 100 μm）煤体渗透系数呈现各向异性,其受煤体结构的影响较明显。提出的基于CT三维重建结合逆向工程技术构建的煤体CAD数字模型不仅可进行有限元分析,同时也可以被EDEM等离散元分析软件所使用,拓宽了煤体CT三维数据的应用范围,丰富了煤体在微观尺度上的研究方法。     

多排螺旋CT对结核性腹膜炎与癌性腹膜炎的鉴别诊断

目的：探讨结核性腹膜炎（TBP）及癌性腹膜炎（CP）的多排螺旋CT（MSCT）表现,为两者的诊断及鉴别提供依据。方法：搜集2010年9月～2011年9月的24例TBP和47例CP患者的CT影像资料,全部病例经手术和病理进行确诊,采用χ2检验比较各种CT征象在两种病变中的发生率,结合病理变化、临床症状进行分析。结果：TBP组及CP组患者大量腹水,所占比例差异有统计学意义（41.7%、72.3%,χ2=9.695,P〈0.05）。TBP组以壁层腹膜均匀光滑增厚、肠系膜污垢样改变为主,CP组壁层腹膜以不规则、结节、块样增厚为主。结论：以壁层腹膜改变为基础,综合大网膜、肠系膜、腹水及淋巴结改变CT征象进行对两种病变的诊断及鉴别诊断具有重要意义。     

箱包CT检测系统弱信号情况下的CT成像实验研究

在箱包CT检测中,当放射源活度很低的情况时,对CT成像进行了实验研究。利用多次累加的方法降低统计涨落和噪声的影响,使CT图像质量得到提高。实验证明对于弱信号情况下,利用多次累加的方法,CT成像具有比较高的质量,能够实现物性判别的要求。另外对于A/D量化误差也进行了分析。