【技术实现步骤摘要】
一种岩土数字REV尺度近似判据及取样验证方法
本专利技术涉及一种岩土数字REV尺度近似判据及取样验证方法，尤其适用于岩土工程领域研究使用。
技术介绍
岩土REV(RepresentativeElementaryVolume)的存在性及其确定是岩土力学与工程领域的一个基本科学问题，决定了断续/多孔岩土体能否采用连续介质力学理论与方法开展分析研究工作。岩土REV的概念最早由Bear在研究多孔介质土体渗流时提出，后被引入裂隙岩体、数字岩芯及土壤物理等涉及岩土介质的多学科领域。但是，由于岩土介质内部复杂结构“看不见、摸不着”的“黑箱”属性，导致难以对其进行准确表征与直观显示，造成了诸多工程实际问题分析与研究的困难。近年来，随着CT这一无损探测技术的发展，人们已经可以在一定程度上打开岩土介质内部复杂结构这一“看不见、摸不着”黑箱(黑箱变灰箱)，对其微细观结构进行可视化与定量表征分析(如孔/裂隙、颗粒的几何特征与空间形态)，进而以此为基础进行后续表观物理力学行为研究，揭示对宏观物理力学行为起控制作用的内禀机制。尽管上述研究目前已...
【技术保护点】
1.一种岩土数字REV尺度近似判据及取样验证方法，其特征在于：首先通过对理论公式推演及与文献数据对比提出的岩土数字REV尺度确定近似判据；然后利用近似判据确定的岩土试样数字REV的尺度；最后判断近似判据是否合理；/n步骤如下：/na、首先使用分形几何理论基本方程分析岩土介质中孔隙数量与其度量尺度孔径，具体包括孔隙圆/球形等效直径或半径信息间的分形标度关系式；其次采用毛细管模型描述岩土多孔介质内部孔隙结构然后使用立方体REV的边长L
【技术特征摘要】
1.一种岩土数字REV尺度近似判据及取样验证方法，其特征在于：首先通过对理论公式推演及与文献数据对比提出的岩土数字REV尺度确定近似判据；然后利用近似判据确定的岩土试样数字REV的尺度；最后判断近似判据是否合理；
步骤如下：
a、首先使用分形几何理论基本方程分析岩土介质中孔隙数量与其度量尺度孔径，具体包括孔隙圆/球形等效直径或半径信息间的分形标度关系式；其次采用毛细管模型描述岩土多孔介质内部孔隙结构然后使用立方体REV的边长L0代表其尺寸，理论分析几何参数关系，建立与边长L0和最大孔隙半径rmax相关的多参数解析表达式；最后通过对该多参数解析表达式与现有的不同的多孔介质的孔隙大小分布分形维数与孔隙率关系实验数据进行拟合得到边长L0与最大孔隙半径rmax间的近似关系，该近似关系即为岩土数字表征单元体尺度确定的近似判据；
b、选择所需研究的岩土试样进行CT计算机断层扫描，获得岩土试样不同层位横断面的CT灰度图像，并根据试样尺寸与CT图像像素数量计算单个像素对应的实际物理尺寸L；将CT扫描后的上述岩土试样通过压汞法、氮气吸附法或核磁共振法实验测试获得其孔径分布曲线和最大孔径信息，然后利用岩土数字表征单元体尺度确定的近似判据确定岩土试样数字REV的实际物理尺寸L0-x，将L0-x/L取整处理后得到比例系数M，M即为所研究的岩土试样数字表征单元体所需的CT切片图像数量，为了消除边界效应，设单个CT切片图像选择中心M×M像素大小区域，高度方向选择中心M张CT切片图像所形成的M×M×M体素大小立方体即可认为是该岩土试样的数字表征单元体；
c、根据步骤b的要求对所需研究的岩土试样CT扫描获得的图像进行中值滤波降噪处理，采用Ostu最大类间方差法对整个岩土试样进行二值化处理，二值化后基于岩土试样CT图像的三维重构数字模型对应0/1三维稀疏矩阵，根据CT视野图像大小及岩土试样断面图像大小并考虑边界效应裁剪最大立方体参考试样，以最大立方体参考试样的8个顶点为基准点，采用8顶点立方体覆盖取样法在最大立方体参考试样中选取不同边长体素数量的子立方体试样；统计不同大小二值化后子立方体试样对应0/1三维稀疏矩阵中灰度数值为0的体素数量与总体素数量之比，对应孔隙率参数，绘制孔隙率参...
【专利技术属性】
技术研发人员：褚召祥，周国庆，饶中浩，赵光思，王义江，赵晓东，王泽桂，蔡尚跃，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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