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增压过程中土体孔隙变形的CT扫描实验研究

段扬

中国地质大学(北京)

摘要：地面沉降作为影响我国经济发展的一项重要环境问题已得到全社会的广泛认同。在以往的诸多相关研究中,对于在沉降过程中随着土体压缩而造成的土中孔隙变化仅有定性认识,较少得到量化;在地面沉降—地下水耦合模型中关于孔隙度、渗透系数等参数通常均默认为常数,而这一假设与实际情况存在较大出入致使模型最终计算结果精度受到影响。针对这些问题,本文主要进行了以下几个方面的研究,一是通过采集西安D7地裂缝两侧土体并对试样进行分级加压操作来再现抽取地下水所导致的有效应力增加过程,进而通过CT扫描技术耦合数字图像处理技术将其记录下来;二是研究了不同压力状态下孔隙相关参数的变化并分析了其对孔隙变形的影响;三是引入多重分形理论分析了岩土孔隙特性参数的空间变异性及压力增加状态下的岩土孔隙演替规律;四是通过将分形理论与传统达西定律相结合,计算出渗透率及渗透系数随压力增加引起的变化。主要得到以下结论:（1）、随着地下水开采而产生的土层应力增加过程,对于孔隙数目而言,除去大孔隙数外均存在显著正相关关系。而在各孔隙度相关参数中,大孔隙度、长孔隙度会随着压力增加而明显降低,YGH-1钻孔和YGH-2钻孔的大孔隙平均面积降幅为39.... 更多

关键词：

CT扫描; 孔隙结构; 多重分形; 渗透率; 数字图像处理;