基于最大球算法定量表征土体空间孔隙网络

作者：解朝阳; 张巍^*; 姚东方; 王坚; 朱雨辰

来源：工程地质学报, 2020, 28(01): 60-68.

DOI：10.13544/j.cnki.jeg.2019-207

• 土体
• 孔隙网络
• 多孔介质
• 最大球算法
• 孔径
• 喉道
• 配位数
• 形状因子

孔隙网络控制着土体渗流、排水固结与基质吸力等重要工程性质。本文介绍了多孔介质孔隙网络最大球建模基本原理与算法。以显微CT扫描振捣干法生成的南京粉砂试样为例,采用最大球算法建立了试样三维重构模型表征单元体(REV)的空间孔隙网络球棍模型,计算得到了样品REV尺度的孔隙网络参数,统计发现,孔隙半径、喉道半径、孔隙配位数、孔隙截面形状因子、喉道截面形状因子与喉道长度等孔隙参数均近似服从正态分布,孔隙体积近似服从衰减型指数分布。孔隙与喉道半径分别分布在100μm与65μm以内,两者数学期望分别为40. 0μm与18. 0μm;配位数分布在25以内,数学期望为5. 1;孔隙与喉道截面形状因子分别分布在0. 01～0. 04与0. 01～0. 05的区间内,两者数学期望分别为0. 019与0. 033;喉道长度分布在100～800μm以内,数学期望为292. 22μm。同时发现,样品中体积小于1. 5×107μm3的小孔隙数量超过90%。本方法可应用于土体细观孔隙结构的定量表征。

• 单位
  南京大学