損傷重塑膨脹土三軸剪切試驗及其CT圖像的三維重建研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展,修建在膨脹土地區(qū)的公路、鐵路、水利等設(shè)施越來越多。裂隙性是膨脹土的重要結(jié)構(gòu)特征,對膨脹土的力學(xué)特性影響很大,但目前關(guān)于膨脹土裂隙的具體三維形態(tài)描述問題尚未得到很好的解決。為了更為直觀準確地研究膨脹土在受到外部荷載作用下其內(nèi)部裂隙的演化規(guī)律,本文設(shè)計了基于三維重建技術(shù)的CT三軸試驗方法。
　　 本文以南水北調(diào)中線工程陶岔引水渠首的膨脹土為研究對象,主要研究內(nèi)容有:
　　 (1)制備了不同孔徑的造

2、孔損傷重塑土樣:通過在重塑膨脹土土樣中增加不同大小和不同位置的人工孔洞,模擬土體中孔狀物(如植物的根莖、蚯蚓等)對土體結(jié)構(gòu)和強度所造成的影響。
　　 (2)CT-三軸剪切試驗:利用后勤工程學(xué)院和南鄭縣醫(yī)院聯(lián)合建立的CT-三軸試驗工作站,進行控制3種不同凈圍壓和2種不同吸力的6組三軸剪切試驗,并對試驗過程的CT圖像ME值和SD值的變化進行重點分析,研究了損傷在不同衙載情況下的演化規(guī)律。
　　 (3)CT圖像的三維重建:開發(fā)

3、基于分割的Marching Cubes算法CT圖像三維重建程序,對試驗過程中掃描的CT斷層圖像進行了三維重建,并對特定部分(如孔洞)進行單獨提取,重現(xiàn)了土樣在加載過程中內(nèi)部損傷的三維演化情況,突破了以往斷層掃描只能分析平面結(jié)構(gòu)變化情況的局限性。
　　 本文的主要結(jié)論有:
　　 (1)當凈圍壓和吸力保持不變時,處于不同條件下試樣的軸向應(yīng)變都隨著偏應(yīng)力的增加而增大,相應(yīng)的體積應(yīng)變也隨著軸向應(yīng)變的增加而增大。
　　 (

4、2)運用土體CT圖像的三維重建程序所建立的三維模型很好的展示了試樣在不同條件下的外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化規(guī)律。
　　 (3)如果把時間也作為一維,能夠不間斷的連續(xù)顯示試樣在剪切過程中的演化規(guī)律,那么重建的效果將更加直觀準確,而這種四維的重建程序有待我們進一步研究。
　　 通過本文的研究可以更深入、更全面地分析膨脹土的結(jié)構(gòu)特性和力學(xué)性質(zhì),這對進一步研究膨脹土地區(qū)路基、邊坡等的破壞機理和力學(xué)機制有重要的意義。同時,這一方法還可以借