透明土的透明度及其對可視化實驗技術(shù)的影響.pdf

1、透明土是由透明固體顆粒及與其折射率相匹配的透明孔隙流體所組成的兩相介質(zhì)。其中，透明的固體顆粒、孔隙流體分別代表了天然的土顆粒、孔隙流體的各類特性。因此，透明土被廣泛地應(yīng)用于土工試驗中對天然土體的巖土力學(xué)特性的模擬。迄今為止，不同學(xué)者采用不同的配方配置了不同特性的透明土，各類透明土均可在一定程度上有效地模擬天然土體的物理力學(xué)特性?；谕该魍翆μ烊煌馏w的有效模擬，可對土體內(nèi)部進(jìn)行非介入式、無損和連續(xù)的測量，相比于巖土工程傳統(tǒng)測量方法可避免傳

2、感器剛度、尺寸等對試驗結(jié)果的干擾，能更全面地觀測到內(nèi)部的土顆粒的運動特征，同時相比于X射線掃描和核磁共振等其它非介入式測量方法，透明土測量更經(jīng)濟、直觀且易于操作。在透明土可視化實驗技術(shù)中，數(shù)字圖像采用DIC(Digital Image Correlation，數(shù)字圖像相關(guān)方法)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。鑒于成像質(zhì)量及DIC分析的準(zhǔn)確性均與透明的透明度有關(guān)，因此本文針對透明土的透明度提出了參數(shù)化的客觀評價方法。在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，以熔融石英砂作

3、為透明土的固體顆粒，以白礦物油和溶劑油的混合物作為孔隙流體，從而配置了熔融石英砂透明土，并在本文中對透明土的透明度及其對可視化實驗技術(shù)的影響進(jìn)行了如下研究:
　　(1)基于光度學(xué)原理定義的透射率來定量評價透明土的透明度。首先提出了透射率的計算原理及測量方法，進(jìn)一步通過克里斯欣森效應(yīng)的規(guī)律研究了固液折射率匹配程度和透光厚度對透明土透射率變化的影響，并發(fā)現(xiàn)了透明土中氣泡對提高透射率的不利作用。
　　(2)探究了透明土的透明度對可

4、視化實驗技術(shù)的影響:一方面，將熔融石英砂透明土透射率測量結(jié)果與相應(yīng)透明度效果圖的清晰度評價函數(shù)相關(guān)聯(lián)，建立了透明土的透明度與可視化實驗技術(shù)中成像質(zhì)量的聯(lián)系;另一方面，通過標(biāo)定不同透射率的透明土其DIC測量的精度，揭示了透明土的透明度與DIC測量精度間的關(guān)系。試驗發(fā)現(xiàn)，透明土的透明土對DIC分析精度具有雙重影響，一方面透明度提高有利于提高數(shù)值圖像的清晰度，從而提高DIC分析的精度;另一方面，透明度提高削弱了“濾波”作用，從而有降低了DIC