[发明专利]一种显微CT扫描土体空间孔隙结构的精细化表征方法

摘要

一种砂土空间孔隙的精细化表征方法，1)图像的三维二值矩阵表征，一幅显微CT二值数字图像由m×n个像素点所组成，每个像素点的取值为0或1，则该二值数字图像本质上对应于一个二维的二值(0‑1)矩阵，矩阵中每一个元素与图像中每一个像素点相对应，矩阵元素取值为0代表该元素所对应像素为孔隙；取值为1代表该元素所对应像素为颗粒；2)体积孔隙率及空间孔隙分布计算，通过分析断层图像序列，计算出试样的体积孔隙率及表观孔隙率分布。3)空间任意切面的提取，首先根据切面始末两端的位置以及范围，确定出REV三维二值矩阵的始末行、列，并将其作为切面二值矩阵的首、尾行向量；再根据切面的方向，依次确定切面二值矩阵中的其他行向量。

主权项

一种砂土空间孔隙的精细化表征方法，其特征在于：1)图像的三维二值矩阵表征假设一幅显微CT二值数字图像由m×n个像素点所组成，每个像素点的取值为0或1，则该二值数字图像本质上对应于一个二维的二值(0‑1)矩阵，矩阵中每一个元素与图像中每一个像素点相对应，矩阵元素取值为0代表该元素所对应像素为孔隙；取值为1代表该元素所对应像素为颗粒；同理，对于三维重构所获得的任意一个REV，都对应于一个三维二值矩阵；2)体积孔隙率及空间孔隙分布计算通过分析断层图像序列，计算出试样的体积孔隙率及表观孔隙率分布；假定显微CT切面扫描间距为dz，REV切片上下边界范围分别为l与u，是高度位置断层的表观孔隙率，当扫描间距足够小时，可视作该断层切片的上下dz/2间距内的表观孔隙率均为则REV的空间孔隙率可用其所有离散切片的表观孔隙率近似表示为：3)空间任意切面的提取首先根据切面始末两端的位置以及范围，确定出REV三维二值矩阵的始末行、列，并将其作为切面二值矩阵的首、尾行向量；再根据切面的方向，依次确定切面二值矩阵中的其他行向量；4)空间孔径分析空间孔径采用等效球方法定义，即每个空间孔隙都具有一定体积，将该体积等效于一个球的体积，该体积球体的直径即等效孔径；所有孔隙的等效孔径之和与孔隙总数之比即平均孔径；经计算得到等效孔径和平均之后，对所得数据进行统计分析，得出孔径的分布规律。