基于数字图像的土、岩和混凝土内部结构定量分析和力学数值计算的研究进展.pdfVIP

维普资讯 JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 1004-9665／2007／15(03)-0289-025 基于数字图像的土、岩和混凝土 内部结构定量分析和 力学数值计算的研究进展 徐文杰① 岳中琦② 胡瑞林① (①中国科学院工程地质力学重点实验室 北京 100029) (②香港大学土木工程系 香港) 摘 要 土、岩及混凝土是一种内部结构极其复杂的材料，内部细观组成和结构决定了它们在外力作用下内部应力和应变 等物理场的分布状态，在很大程度上控制了它们的宏观力学响应和破坏机理和过程。自1995年以来，数字图像处理技术作为 一 种材料细观空间结构及几何形态的精确量测和数字表述手段快速地被应用于沥青混凝土、水泥混凝土、土和岩体材料细观 结构定量分析中来。本文在研究相关文献的基础上，分析和研究了数字图像技术在土、岩及混凝土内部结构定量分析和力学 数值计算中的发展过程和研究成果，内容包括：单个骨料颗粒形态特征定量分析；土、岩和混凝土内部结构定量分析；岩体结 构定量分析中的应用；基于数字图像处理的土、岩和混凝土细观结构力学计算。在此基础上，本文进一步对数字图像技术在 岩土领域中的应用进展及未来的发展趋势进行了探讨，认为数字图像作为一种空间分布测量手段和数字表述方法使得它具 有巨大的潜力，特别是在岩土领域的纵深发展过程中，它可能实现考虑细微观结构性的岩土力学和工程分析和预测的、新的 方法和理论。 关键词 数字图像 沥青混凝土 水泥混凝土 岩土材料 细观结构 定量分析 数值分析 中图分类号：P642．11 文献标识码：A CURRENTSTATUSOFDIGITALIMAGEBASEDQUANTITATIVEANALY- SISOF INTERNAL STRUCTURES OF SOILS．ROCKS AND CONCRETES AND ASSOCIATED NUMElUCAL SIMULATIoN XUWenjie① YUEZhongqi② HURuilin① (①研 LaboratoryofEngineeringGeo—mechanics，ChineseAcademyofSciences，Bering 100029) ((~2DepartmentofCivilEngineering，TheUniversityofHongKong HongKong) Abstract Theinternalstructuresofgeomaterialsincludingsoil，rock，asphaltconcreteandcementconcreteare complicated．Th einternalconstitutionsandstructureofageomaterialdeterminethestressandstraindistlibution andcontrolthefailuremechanismandprocessofthatgeomaterialwhenitissubjecttoloading．Asatoolofprecise measurementanddigitalrepresentationfortheactualspatial distributionofthedifferentmaterialsnadcomponentsin geomaterials，digital imageshavebeengainingmoreandmoreapplicationsinhteinternal structural naalysisofgeo— materialsatthemicroandmeso—levelssince1995．Thispapergivesaliteraturereview of175paperspublishedin hterelevnatliteraturesonhtesubject．Basedonhteliteraturereview，thispaperanalyzesandinvestigatesthede— velopmentandstatusofdigitalimageprocessingtechniques(DIP)inqunatitativenaalysisnadassociatednumerical simulationofthegeomaterials．Itincludes(a)quan