基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的砂土密實度評價研究.pdf

1、砂土這一天然顆粒材料具有壓硬性、剪脹性、各向異性等力學(xué)性質(zhì)，實質(zhì)上受其內(nèi)部的細觀結(jié)構(gòu)的影響。利用實驗和數(shù)值統(tǒng)計相結(jié)合的手段對砂土顆粒進行統(tǒng)計、細觀結(jié)構(gòu)進行量化分析，對深入研究砂土變形機理等不無裨益。本文基于數(shù)字圖像處理技術(shù)，結(jié)合實驗方法對砂土密實度作評價研究。主要研究工作及成果如下：
　　首先，做好砂土密實度評價研究的前期準(zhǔn)備，包括砂土圖像獲取的實驗準(zhǔn)備和評價分析時需要的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的測定。根據(jù)實驗方案制作出了關(guān)鍵的觀察對象：

2、標(biāo)靶砂即同粒組的染色顆粒。同時利用標(biāo)準(zhǔn)土工試驗測定了標(biāo)準(zhǔn)砂的土粒組成、比重、最大干密度、最小干密度、最小孔隙比、最大孔隙比以及含水量等參數(shù)，為后期評價研究做好充分準(zhǔn)備。
　　接著是最為關(guān)鍵的Matlab圖像處理程序的編制與運用。根據(jù)課題需要，基于數(shù)字圖像中的二值圖像處理技術(shù)，采用八鄰域搜索和聚類方法實現(xiàn)了連通域的搜索和砂土顆粒的統(tǒng)計。結(jié)果顯示該方法能較好地統(tǒng)計出染色砂土顆粒的個數(shù)和了解顆粒的分布情況，為進一步研究砂土內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)變

3、化與顆粒變化的內(nèi)在聯(lián)系奠定基礎(chǔ)，對研究不同狀態(tài)下的砂土微觀結(jié)構(gòu)的性質(zhì)變化有很大意義。
　　最后通過多組試驗，將圖像處理統(tǒng)計出的窗口內(nèi)染色顆粒數(shù)量與理論推出的對應(yīng)的砂土密實度建立起變化關(guān)系，繪出兩者的關(guān)系曲線，并用公式擬合，還進行了對比試驗分析，多方面綜合評價標(biāo)靶顆粒數(shù)量與砂土密實度的內(nèi)在關(guān)系。通過整個試驗研究得出的關(guān)系曲線，不僅較好的反應(yīng)了兩者的內(nèi)在關(guān)系，而且也驗證了試驗方案的合理性，顆粒搜索程序編制地有效性，為之后深入研究砂土微