黄土跨尺度微观模型的初步建立与应用

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1、分类号P642.131密级全日制工程硕士学位论文黄土跨尺度微观模型的初步建立与应用PreliminaryEstablishmentandApplicationofTrans-scaleMicrostructureModelofLoess申请人姓名杨：硕指导教师李：晓军教授（校内）高：红玲高工（校外）工程领域地：质工程研究方向数字地质与计算机地质应用西安科技大学二○一五年六月学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得的研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发

2、表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：论文题目：黄土跨尺度微观模型的初步建立与应用工程领域：地质工程硕士生：杨硕（签名）指导老师：李晓军（签名）摘要黄土的变形及强度与黄土微观结构密切相关，采用跨尺度的微观结构研究手段，将颗粒空间分布规律与矿物成分统一起来，建立跨尺度空间模型能够反映黄土内部结构真实的情况，对认识黄土的微观结构对力学性能的影响，以及还原古环境意义重大。本文首先从颗粒、孔隙和胶结物以

3、及相互作用的角度论述了黄土微观结构近年来的发展现状。在此基础上，设计了一种取样器，该取样器所获取的土样体积小，使得土样在树脂作用下能快速达到固化状态，可以有效适用于工地现场和实验室内土体微观结构分析。发明了一种扫描电镜下黄土矿物快速鉴别方法，通过未知矿物的空间混合图像数据与建立的标准矿物空间混合图像数据库进行色差计算从而鉴定矿物。提出了一种扫描电镜下黄土矿物的快速识别技术，该技术通过区域色彩平均方法将跨尺度图像中的矿物自动提取出来，大大降低了矿物提取的工作量。基于快速制样技术和矿物的快速识别技术，初步建立了黄土跨尺度二维以及三维的模型。采用跨尺度的

4、研究手段，可以在宏观的尺度上观察微观的细节，兼顾矿物空间位置与矿物成分。通过特有的定位方法对微米级图片进行定位，建立了光学显微镜下黄土三维空间颗粒模型。通过形心校正和角度校正进行图像定位，在扫描电镜下建立的三维空间颗粒模型方法优势在于可以赋予颗粒以矿物属性。以上方法和技术，为系统性地开展黄土跨尺度微观结构研究奠定了一定基础。关键词：黄土，扫描电镜，快速制样，跨尺度模型，矿物识别，三维重建研究类型：应用基础研究Subject:PreliminaryApplicationandEstablishmentofTrans-scaleMicrostructu

5、reModelofLoessSpecialty:GeologicalEngineeringCandidate:YangShuo(Signature)Supervisor:Lixiaojun(Signature)ABSTRACTThedeformationandstrengthofloessiscloselyrelatedtomicrostructure.Fromatrans-scaleperspective,anewresearchmethodisproposedinthispaper.Itcanobservemicroscopicdetailso

6、nmacroscale.Bycombinespacepositionandcompositionofmineral,SEMimagestrans-scaleareabletoshowtherealcharacteristicsofmacrosoilsample.Itisimportantforthemicrostructureofloessonmechanicalpropertiesandtheancientenvironment.Thispaperfirstanalysisanddiscussesthecurrentsituationofthed

7、evelopmentforloessmicrostructurefromtheparticles,pores,cementsandinteractfactors.AsamplerforSEMisinvented.Thesamplerissmallinvolumeandcanquicklyreachsolidification.Itcanbeusedtoeffectivelyanalyzesoilmicrostructureforconstructionsiteandlaboratory.Fastmineralidentificationtechno

8、logyisinvited.Thechromaticvaluedifferencebetweenunknownminera