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研究生毕业论文 （申请 学位） 论文题目 土石混合体三轴剪切条件下的砾 石 空间 特征 作者姓名 杨捷 学科、专业名称 地质工程 研究方向 土的工程性质 指导教师 张丹副 2016 年 5 月 25 日 学号： MF1329030 论文答辩日期： 2016 年5 月28 日 指导教师：（签字） 摘要 南京大学研究生毕业论文中 要首页用纸 毕业论文题目：土石混合体三轴剪切条件下的砾石空间 特征 地质 工程专业 2013 级 生姓名：杨捷 指导教师（姓名、职称）：张丹副 摘要 本文通过土石混合体三轴试样的CT 扫描试验，运用数字图像技术对原始图像中的 砾石 进行分割提取，采用相关算法将其从土石混合体中分离重构，并利用砾石物理 特性和ICP 算法将其识别、追踪 了砾石空间姿态变化和试样宏观破坏的相互联系， 取得如下成果： （1）运用数字图像技术和数学形态学方法将图像中的砾石区域进行了有效提取， 并利用CT 影像处理软件，重构了砾石群的三维模型。 （2 ）利用 “似中心点法”对砾石群中的砾石进行逐一剥离，并将砾石物理特征的 比对和迭代最近点算法 （ICP ）相结合，对处于不同偏应力条件下的同一砾石实现了识 别与追踪。 （3 ）通过对30%含石量试样分别在0.2MPa 与0.6MPa 围压下的砾石 情况进行 比较 ，发现低围压条件下砾石群的位移和旋转轴角整体大于高围压条件下的砾石群， 揭示了围压较低时，试样更容易产生侧向膨胀，土石之间易出现脱开裂隙，砾石具有了 的 空间。通过对比0.2MPa 围压条件下20%与30%含石量试样砾石的 情况， 发现了含石量较高的试样更容易发生侧向膨 坏，砾石群在轴向荷载的作用下相互挤 压，砾石的运距和旋转角度相对较大，而含石量较低的试样更容易产生剪切破坏，砾石 的运距和旋转角度相对较小。 （4 ）通过对同一试样内的典型砾石进行比较 ，发现与远离剪切带的砾石相比， 剪切带附近砾石的空间姿态变化更为显著。当剪切带通过砾石含量较低区域时，剪切带 的延展方向发生改变，具有绕砾发育的特征，被绕砾石产生较大弧度的旋转；当剪切带 通过砾石含量较高区域时，剪切带发育受阻，砾石在轴向荷载的影响下相互挤压作用， 导致最终产生较大弧度的转动。 综上所述，本文采用CT 扫描技术对土石混合体试样砾石的空间分布进行了重建和 识别，应用迭代最近点算法对三轴剪切过程中砾石的空间 进行了追踪，通过对不同 I 摘要 围压、不同含石量条件下砾石群及典型砾石位移和旋转角度的 ，揭示了土石混合体 剪切破坏的绕砾机制和鼓胀机制，为土石混合体细观破坏模型的建立提供了依据。 关键词：土石混合体; 图像处理;三维建模;迭代最近点算法; 剪切带