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摘要
为预测土体渗透特性，基于其微观结构，提出了土颗粒分形特征识别算法与渗流孔隙通道重建算法，并将重建几何模型与传统有限元法联合，建立了土体渗透系数蒙特卡洛预测模型。首先，依据土体的微观结构特征，通过分形特征识别算法（FCIM）识别土壤中颗粒的椭圆度、粗糙度、级配、孔隙率以及长轴倾角；而后依据这些特征参数，采用渗流孔隙通道分形重建算法（FCRM）重塑土体微观结构模型；基于生成的微观结构模型，联合运用有限元法（FEM）与蒙特卡洛法（MC），获得具有统计意义的土体渗透系数。通过与试验结果对比，验证了预测模型的合理性（误差小于5%）。通过多因素分析，研究椭圆度、粗糙度、级配、孔隙率以及长轴倾角对土体渗透系数的影响，其大小关系依次为：级配＞孔隙率＞长轴倾角＞椭圆度＞粗糙度，皮尔逊相关系数分别为：-0.3512,0.3065,-0.101,-0.042和-0.010；通过对渗流通道分析，发现级配和孔隙率主要影响渗流通道的“宽度”和“曲折度”；椭圆度、粗糙度和长轴倾角主要影响渗流通道绕行的“角度”和“长度”。
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