中国南海珊瑚砂的多尺度颗粒形貌特征分析

颗粒形貌是影响珊瑚砂力学性质的重要参数，研究珊瑚砂多尺度形貌特征有助于从细观角度阐释其力学特性。基于颗粒动态图像分析技术对不同粒径范围内超过20万个珊瑚砂和陆源石英砂（包括人工破碎石英砂和天然石英砂）颗粒开展颗粒形貌扫描和对比分析，提出了适用于珊瑚砂的颗粒形状分类标准，并从颗粒形状、磨圆度和凸度3个尺度上揭示了海相珊瑚砂与陆源石英砂颗粒形貌的差异性。结果表明：（1）珊瑚砂主要由块状、片状及棒状3种类型的颗粒组成，以伸长率和扁平率为0.5作为珊瑚砂颗粒形状的划分阈值进行颗粒形状分类，该分类方法的准确率可达90%。（2）珊瑚砂中块状颗粒占比最大，且含量大于50%。随着粒径增加，块状颗粒占比增加，片状颗粒占比下降，而棒状颗粒基本维持不变；随着粒径的增加，石英砂中的块状颗粒占比高于珊瑚砂，这是由颗粒的矿物性质决定的，而与颗粒的风化破碎方式无关。（3）人工破碎石英砂的磨圆度与珊瑚砂的较为接近，且略小于天然石英砂。块状颗粒的磨圆度大于片状颗粒，更大于棒状颗粒，因此块状颗粒占比越高，集合体的磨圆度越大。（4）珊瑚砂的颗粒凸度介于0.85～1.00间，石英砂的凸度大于珊瑚砂。随着粒径的增加，珊瑚砂的凸...