花岗岩残积土大孔隙结构定量表征

doi:10.11988/ckyyb.20200987

长江科学院院报 ›› 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]. 长江科学院院报, 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.

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Quantitative Characterization of Macropore Structure of Granite Residual Soil

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