花岗岩残积土大孔隙结构定量表征

doi:10.11988/ckyyb.20200987

院报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (2): 82-88.DOI: 10.11988/ckyyb.20200987

花岗岩残积土大孔隙结构定量表征

阙云, 蔡沛辰, 李显

福州大学土木工程学院,福州 350108

收稿日期:2020-09-25 修回日期:2020-12-07 出版日期:2022-02-01 发布日期:2022-02-11
作者简介:阙云(1980-),男,江西黎川人,教授,博士,博士生导师,主要从事岩土工程方面的研究。E-mail:queyun_2001@fzu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(41772297);福建省自然科学基金项目(2018J01771)

Quantitative Characterization of Macropore Structure of Granite Residual Soil

QUE Yun, CAI Pei-chen, LI Xian

School of Civil Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China

Received:2020-09-25 Revised:2020-12-07 Online:2022-02-01 Published:2022-02-11

摘要/Abstract

摘要： 为揭示花岗岩残积土大孔隙结构的分布规律和形状特征,选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于工业CT扫描和ImageJ软件,定量化研究了大孔隙的成圆率、扁平度、整体轮廓系数、分形维数等参数分布规律。结果表明:约有80%以上的大孔隙直径在0.15~1 mm范围内,不到20%的大孔隙直径>1 mm。花岗岩残积土的大孔隙率介于5.8%~22.7%之间,且随着深度的增加呈先增大后减小趋势。大孔隙直径越大,孔隙成圆度越差。4个试样的整体轮廓系数变化范围在0.81~0.87之间,且孔隙整体轮廓系数随着土壤深度的增加变化较小。花岗岩残积土大孔隙率与分形维数存在一定的相关性,但不同试样的大孔隙率与分形维数的相关系数存在较大差异。综上,花岗岩残积土具有孔隙比大、粗糙程度差、大孔隙分布广泛、孔隙结构差异性大及局部孔隙扁平度离散性大等特点。

关键词: 花岗岩残积土, CT扫描, 大孔隙, 细观尺度, 分形维数

Abstract: In order to reveal the distribution law and shape characteristics of the macropore structure of granite residual soil, we quantified the round ratio, flatness, overall silhouette coefficient and fractal dimension of undisturbed granite residual soil in Fuzhou by using industrial CT scanning and ImageJ software. Our findings revealed that 1) over 80% of the macropores ranged 0.15-1 mm in diameter, and less than 20% of the macropores had a diameter greater than 1 mm. Ranging between 5.8%-22.7%, the macroporosity of granite residual soil first augmented and then reduced with the increase of soil depth. 2) Larger diameter of macropore resulted in a smaller round ratio. 3) The overall silhouette coefficient of four samples changed within 0.81-0.87, and such change attenuated with the increase of soil depth. 4) The macroporosity of granite residual soil is correlated with the fractal dimension; but the coefficients of such correlation of different samples varied distinctly. In summary, granite residual soil is of large porosity, small toughness, wide distribution of macropores, large difference in pore structure, and large dispersion of local pore flatness.

Key words: granite residual soil, CT scan, macropores, meso-scale, fractal dimension

中图分类号:

TU43

阙云, 蔡沛辰, 李显. 花岗岩残积土大孔隙结构定量表征[J]. 院报, 2022, 39(2): 82-88.

QUE Yun, CAI Pei-chen, LI Xian. Quantitative Characterization of Macropore Structure of Granite Residual Soil[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2022, 39(2): 82-88.

[1]	张豫川, 高旭龙, 刘东发, 黄鸿伟. 基于SEM的土体微观结构三维分析与分维计算方法[J]. 院报, 2024, 41(2): 91-97.
[2]	孙向军, 潘家军, 卢一为, 左永振, 周跃峰, 王俊鹏. 级配和密度组合对粗粒土强度特性的影响[J]. 院报, 2023, 40(8): 133-138.
[3]	周学友, 张敏, 常兆广, 翟晓平, 丁浩桢, 王新志. 膨胀土裂缝灌浆效果可视化定量评价方法[J]. 院报, 2023, 40(10): 108-114.
[4]	潘云文, 刘欣, 杨克君. 鱼鳞状床面粗糙特性[J]. 院报, 2023, 40(1): 10-17.
[5]	周宇, 陈东霞, 于佳静, 李齐. 干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验与微观机理研究[J]. 院报, 2023, 40(1): 153-160.
[6]	蔡沛辰, 阙云. 基于水平集方法的原状土三维水气两相渗流特性数值研究[J]. 院报, 2022, 39(9): 90-95.
[7]	杨鹏飞, 李显, 阙云, 蔡沛辰. RVE孔隙模型细观结构特征分析与对比[J]. 院报, 2022, 39(8): 99-104.
[8]	周小文, 罗兴财. 全风化花岗岩与花岗岩残积土的判别及物理力学性质对比[J]. 院报, 2022, 39(4): 1-7.
[9]	尹松, 白林杰, 李新明, 付英杰, 王玉隆. 压实花岗岩残积土的崩解特性试验研究[J]. 院报, 2021, 38(9): 121-127.
[10]	吕捷, 樊秀峰, 吴振祥. 基于降雨染色示踪试验的大孔隙流特性研究[J]. 院报, 2021, 38(5): 109-114.
[11]	胡其志, 洪昌伟, 刘恒, 许兆栋. 黏粒含量对花岗岩残积土渗透与强度特性的影响[J]. 院报, 2020, 37(9): 64-69.
[12]	刘猛, 滕伟福, 许飞, 袁翔. 巴东组第三段含钙质夹层土抗剪强度试验研究[J]. 院报, 2020, 37(5): 151-156.
[13]	樊水龙. 基于SEM的干湿循环蚀变花岗岩分形特征与力学特性演化规律[J]. 院报, 2020, 37(3): 102-107.
[14]	孟杰,李喜安,赵兴考,刘锦阳,王锦霞. 基于高精度μCT扫描的重塑黄土试样均匀性分析[J]. 院报, 2019, 36(8): 125-130.
[15]	李正辉, 王世梅, 金来福. 粗颗粒对黏性土干缩开裂影响的试验研究[J]. 院报, 2019, 36(6): 99-105.

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Quantitative Characterization of Macropore Structure of Granite Residual Soil

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