基于數字圖像處理技術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、各向異性等力學性質，實質上受其內部的細觀結構的影響。利用實驗和數值統(tǒng)計相結合的手段對砂土顆粒進行統(tǒng)計、細觀結構進行量化分析，對深入研究砂土變形機理等不無裨益。本文基于數字圖像處理技術，結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備，包括砂土圖像獲取的實驗準備和評價分析時需要的物理力學性質參數的測定。根據實驗方案制作出了關鍵的觀察對象：

2、標靶砂即同粒組的染色顆粒。同時利用標準土工試驗測定了標準砂的土粒組成、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，為后期評價研究做好充分準備。
　　接著是最為關鍵的Matlab圖像處理程序的編制與運用。根據課題需要，基于數字圖像中的二值圖像處理技術，采用八鄰域搜索和聚類方法實現了連通域的搜索和砂土顆粒的統(tǒng)計。結果顯示該方法能較好地統(tǒng)計出染色砂土顆粒的個數和了解顆粒的分布情況，為進一步研究砂土內部結構性質變

3、化與顆粒變化的內在聯(lián)系奠定基礎，對研究不同狀態(tài)下的砂土微觀結構的性質變化有很大意義。
　　最后通過多組試驗，將圖像處理統(tǒng)計出的窗口內染色顆粒數量與理論推出的對應的砂土密實度建立起變化關系，繪出兩者的關系曲線，并用公式擬合，還進行了對比試驗分析，多方面綜合評價標靶顆粒數量與砂土密實度的內在關系。通過整個試驗研究得出的關系曲線，不僅較好的反應了兩者的內在關系，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