第七届青年地学论坛

在面板堆石坝中，筑坝颗粒料的细观结构将影响坝体的宏观力学性质，研究颗粒集合体的细观结构演化过程具有重要的工程意义。开发了一套高性能的微型三轴试验装置，与X射线断层扫描技术相结合，通过物理试验的手段研究颗粒集合体的内部结构变化过程。首先以圆润的Ottawa砂和粗糙的Spanish砂为试验材料进行细观形态对比。在获取扫描数据后通过高阶球谐函数重构出每个颗粒的三维真实形态，消除表面锯齿的影响，并通过重构的光滑表面研究了颗粒材料的多个形状参数。在此基础上，采用边加载边扫描的方式完成Ottawa砂试样的三轴试验，调查颗粒形态分布的演化过程，并基于球谐转动不变量开发了颗粒匹配与跟踪方法，对不同加载状态下的颗粒进行匹配与跟踪。研究结果表明：通过球谐函数重构出的颗粒精度较高，与扫描数据相比误差在2%以内；Ottawa砂与Spanish砂在伸长率、扁平率、球度、圆度等多个形状参数上表现出较为明显的差异；在三轴试验中Ottawa砂试样随着剪切的进行少部分颗粒发生磨损，没有明显的颗粒破碎；球谐转动不变量能够很好地表征颗粒的形态特征，基于此进行颗粒匹配与追踪的误差大部分在5%以内。
 

颗粒体,X射线,三轴试验,球谐函数,颗粒重构,颗粒匹配