珊瑚砂填料强度特征试验研究

珊瑚砂颗粒群堆积状态具有大孔隙特征,但强度指标相对偏高。基于不同组构的珊瑚砂单元体试样剪切试验,不仅验证了珊瑚砂偏高的强度特征,且进一步揭示了珊瑚砂强度包线的非线性特征。即低应力水平时珊瑚砂强度偏高,显然与珊瑚砂颗粒运移时的低应力颗粒棱角破碎强度分量与剪胀强度分量综合效应最优有关;高应力水平时基于状态的珊瑚砂剪胀分量明显弱化,且颗粒棱角破碎做功影响减弱,珊瑚砂的强度特征更加接近传统滑动剪切模式时的摩尔库伦直线破坏准则。此外,试验结果揭示了珊瑚砂超高应变时,仍具有偏高的残余强度特征。由此揭示了珊瑚砂填筑场地的高承载力特征,或作为土工结构填料时的良好稳定性。     

基于图像分析的粗集料形状特征参数及分布规律

沥青混合料的路用性能受粗集料的形状特征影响显著。为解决集料基本轮廓形状特征的测量和表征问题,通过对集料进行清洗、染色、烘干、平铺拍照等一系列试验,使用MATLAB软件编程计算,对试验采集的玄武岩粒径分别为4.75,9.5,13.2,16,19 mm的粗集料图像进行了增强、分割等处理。基于数字图像处理技术计算得到不同粒径集料的大小指标(长短轴、周长和面积)。引入形状参数指标(矩形度、形状指数和棱角性),通过集料大小指标计算了不同颗粒的形状特征参数。基于统计学方法研究了各形状特征参数的分布规律,利用线性回归模型分析了各形状特征参数与级配的相关性,并通过形状参数对集料加工和混合料级配进行了评价。结果表明:矩形度在数值上体现出较好的一致性,平均值与最大值变化幅度小,粒径为9.5 mm的集料矩形度分布更均匀;形状指数的平均值和最小值变化不明显,在数值上其差异性较大;不同粒径集料的棱角性差异性较大,棱角性大于1.20的集料颗粒较少;矩形度和棱角性与集料级配之间有着较好的相关性,而形状指数与级配不相关;矩形度和棱角性能够表征混合料级配的粗细;形状指数可以评价集料加工是否符合要求,为混合料级配范围的确定提供依据。     

基于傅里叶级数的火山渣颗粒形态表征与分析

路基火山渣填料的宏观力学行为和火山渣颗粒的几何形态特征息息相关。一种基于傅里叶级数的方法被提出,用以分析和表征具有凹凸特征的二维非星形火山渣填料颗粒。研究表明:傅里叶系数可以有效表征和量化火山渣颗粒的形状特征;火山渣颗粒的伸长度变异性较大,且主要取决于傅里叶系数在n=1时两个主轴方向上的幅值之比;火山渣颗粒的磨圆程度较小,棱角度与凹凸度之间的相关性较小。     

再生沥青混合料中集料的几何形态分析

文中通过数字图像处理分析回收集料以及新集料中粗集料的二维形态特征，研究不同岩性集料与回收集料二维形态特征变化，采用椭圆度、形态因子和异形指数三个指标参数分析回收集料和新集料的二维形态特征变化及对回收集料整体的影响。试验得出同种集料颗粒的形态因子、异形指数随着颗粒粒径的增大而逐渐增大，椭圆度随粒径的增大而减小；而回收花岗岩集料颗粒总体形状特征较圆形表面平滑、棱角性较小。     

集料图像测量系统（AIMSⅡ）的评价指标研究与合理性验证

为了研究集料的测量与评价问题,阐释了集料图像测量系统(AIMSⅡ)设备的工作原理,研究了集料3个形态特征分量,即形状、棱角和表面纹理的评价指标;测量并分析了3种标准形状物体(球体、标准多边体1、标准多边体2)的形态特征。结果表明:集料图像测量系统(AIMSⅡ)的测量结果与物体实际情况相吻合,采用该系统评价集料的形状、棱角和表面纹理均有一定的合理性。     

基于图像处理的集料形态特征定量评价

数字图像处理技术的引入,将会实现矿质集料颗粒形态特征的直接、客观的定量评价。通过对矿质集料数字图像进行噪声消除、图像分割、二值化形态学处理、边缘跟踪以及颗粒分析,得到了各个集料颗粒的面积、周长、拟合椭圆等形态特征参数。进一步对各参数进行统计分析,得到了针对集料的圆度、棱角性、表面纹理以及针片状颗粒含量等形态特征指标的分析结果。基于成像相关知识,采用基于LED光源的背光图像采集平台,对不同档位的集料颗粒形态特征进行定量评价和分析。试验结果表明:通过数字图像处理技术对不同档位集料颗粒形态特征参数进行图像描述,可以遴选出高效可行的有利于定量分析形态特征的参数;背光源采集方法可以更好提取集料颗粒图像边缘特征,使图像更有利于后续处理;不同档位下集料的圆度趋势比较明显,随粒径的增大而减小;棱角性变化与圆度截然不同,其中粗集料棱角性基本不变,而细集料随粒径的增大变化明显;粗集料的纹理指标值变化不大;粗集料的针片状颗粒含量为0,细集料的针片状颗粒含量大于1%。研究可以为矿质集料进场质量的过程控制提供快速高效的定量依据。     

再生粗集料棱角性对混合料高温性能评价

为分析再生粗集料棱角性对混合料高温性能的影响,采用动态颗粒图像分析仪测试了石灰岩、花岗岩、旧集料(花岗岩)3种集料不同粒径颗粒的形态结构,以球形度、凸形度、粗糙度3个指标定量评价集料颗粒的棱角性,分析集料棱角性的变化特征及不同掺配比例再生粗集料的棱角性与再生沥青混合料高温稳定性的相关性。结果表明:集料颗粒棱角性与其粒径大小呈线性相关,随着集料颗粒粒径的增大,其棱角性降低;旧集料与所选新集料相比,其棱角性会有一定程度降低;再生粗集料的棱角性随着旧集料掺配比例增大而减小,再生粗集料的棱角性与再生沥青混合料高温性能呈高度线性相关。     

南海岛礁珊瑚碎屑颗粒的物理性本征

南海珊瑚颗粒是典型高钙质颗粒,不仅具有低硬度特征,其颗粒强度一般小于10MPa,明显低于一般陆源砂性土。珊瑚颗粒的饱和吸水率一般分布在10%~20%,相对石英砂具有更加明显的饱和吸水理性特征。颗粒强度试验研究揭示,南海珊瑚碎屑颗粒强度破坏具有显著的脆性破坏特征,但颗粒强度相对偏低,且数据离散性偏高;珊瑚碎屑颗粒强度与颗粒粒度大小呈一定的负相关特征,符合Weibull颗粒强度分布特征。礁岩碎屑颗粒吸水饱和强度变化较小,软化特征不明显,作为土工构筑物填料的稳定性能良好。此外,细粒填充料颗粒水泥包浆后的强度显著提高,珊瑚混凝土富浆配置为有利于其系统强度增强。     

粗集料形态特征研究与应用

集料形状、棱角与纹理等形态特征对沥青混合料路用性能有着重要影响.简要介绍了国际上相关的测试手段与方法.同时,基于数字图像处理技术.自行研制了粗集料形态特征研究系统(MASCA),对粗集料的形态特征进行探索研究.利用M.ASCA系统对4.75 mm的玄武岩颗粒轴向系数的变异性进行研究.研究表明:该档集料颗粒的轴向系数较小,针状性较弱,具有较好的形状特征.     

路用粗集料的三维形态表征及加工工艺影响分析

为定量分析路用粗集料的形状特征，采用高精度三维扫描仪获取集料表面的特征点阵，建立粗集料颗粒的实体模型；对集料二维与三维形态指标进行分析，探讨各指标的适用性；分析不同加工工艺对集料形态的影响。结果表明：不同视角下的集料轮廓周长和投影面积的差异较大，与集料扁平率指标密切相关，集料越接近针片状，二维轮廓的代表性越差；球度指标能够较好地表征集料三维粒型，集料越接近立方体状态，其球度值越大；椭球度指标可以较好地表征集料的棱角特性，棱角性越差，相应的椭球度值越大；反击破碎加工的集料球度偏低，棱角性较好；整形破碎加工的集料球度最优，但棱角性偏低；结合实际的需求，可以选择不同加工工艺组合掺配的形式，获得粒型与棱角性较均衡的集料成品。     

图像处理方法在粗集料形态评价中的应用研究进展

粗集料是沥青混合料的主要成分之一,我国每年公路建设需要消耗几十亿吨的粗集料。粗集料形状、棱角和纹理对沥青混合料高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能具有显著影响。准确评价粗集料的形态特征对于粗集料的质量控制和沥青混合料设计具有重要意义。图像处理方法是研究粗集料形状、棱角和纹理特征的有效手段。系统总结了二维图像处理方法(基于图像尺寸和半径的方法、腐蚀-膨胀法、分形维数法、梯度法和多边形拟合法、霍夫变换法、傅里叶变换法、小波变换法)和三维图像处理方法(球谐变换法、傅里叶变换法、小波变换法、腐蚀-膨胀法)在粗集料形态评价中的应用和取得的研究成果,并针对不同方法的局限性进行了评述。针对二维图像方法的固有缺陷,提出了今后的研究重点是基于粗集料的三维点云数据使用三维图像处理方法构建粗集料形状、棱角和纹理评价指标。最后结合作者现行的研究,介绍了使用激光三维扫描技术采集粗集料三维图像的步骤,并探讨了利用三维点云数据计算粗集料三维尺寸、处理粗集料棱角和平滑粗集料纹理的方法。     

基于数字图像技术的粗集料形状特征分析

集料颗粒形状对沥青混合料稳定性、体积特性、施工中的工作性的影响已在得到工程技术人员公认,如何科学地评价和量化集料颗粒的形状特征也是提高路面沥青混合料质量的关键。数字图像技术的进步与相关软件的发展,为基于单个集料的直接检测与集料形态的自动化分析与计算机描述提供了手段。采用多种图像指标与方法对集料的形状特征进行了评价和量化...     

珊瑚砂填料压缩特性试验研究

珊瑚砂颗粒群堆积的大孔隙特征,使得压缩变形成为珊瑚砂场地的主要工程问题之一。根据不同堆积状态珊瑚砂常规压缩试验,揭示了珊瑚砂初始孔隙比关联性压缩特征,尤其是一般工程荷载应力水平(100~200k Pa)时珊瑚砂压缩性偏低,且初始状态影响较弱;同时,珊瑚砂卸载回弹指数相对压缩指数显著偏低,具有显著塑性变形低压缩性特征;此外,固结试验揭示,珊瑚砂压缩与卸载再压缩固结速率偏快,预期珊瑚砂场地的沉降稳定周期较短。     

路用集料三维形貌的定量表征方法研究

为定量分析路用集料颗粒的轮廓形状、棱角特征及纹理表面起伏特征,应用非接触式近景白光扫描仪,获取了集料表面的特征点阵,建立了颗粒的实体模型.采用6个相互独立的特征参数分别表征集料颗粒在不同层次的三维形貌特征,给出了基于集料扫描点云数据的特征参数计算与分析方法.定量评价了4种岩性路用集料的三维形貌特征,同时开展了集料的磨光...     

基于Delaunay三角网格的土石混合边坡块石空间分布评价与随机投放方法

已有的土石混合边坡块石几何形态分析评价体系大多只考虑块石含量、块石级配、块石排布方向角以及块石形状等几何因素,并未对块石空间分布的整体格局进行定量描述。在进行土石混合体边坡随机块石模型的构建时,现有学者均采用基于块石边界不相交为判定准则的随机投放方法,并未考虑所生成模型的块石空间分布特征是否与研究目标相符。针对现有评价体系的不足,提出采用基于Delaunay三角网格的块石空间分布格局评价与随机投放方法。以单个块石颗粒的几何中心为平面点构建Delaunay三角网格,采用基于Delaunay三角网格的集聚指数对块石之间的相对位置空间分布关系进行评价。在进行土石混合体的随机重构时,通过循环算法,采用Delaunay三角网格法对基于蒙特卡罗随机生成的空间散点进行同步处理,直至所生成散点试样的聚集指数与预期匹配则退出循环。并以所生成的Delaunay三角网格的顶点为基础进行颗粒投放,从而生成符合一定空间分布格局特征的随机块石分布模型。     

基于熵增定律下粗粒土剪切运动状态分析

为探究粗粒土剪切过程运动状态变化,采用离散元数值模拟与直剪试验,对不同接触方式的粗粒土(棱角型、圆型)剪切过程位移方向趋势、转角进行分析,根据熵增定律定义宏观运动状态混乱度M、混乱系数kn,探讨了剪切过程中粗粒土运动状态变化与力学特性响应。研究结果表明:棱角型接触粗粒土较圆型运动状态混乱度大,剪切系统颗粒整体运动状态相似,按运动状态混乱度可将剪切运动分为涡流区、静止区、水平运动区;随磨圆度(圆型→棱角型)减小,抗剪强度增大,运动状态变化趋势增强,运动状态混乱度、混乱临界位移、混乱系数增加,熵值递增,粗颗粒系统达到平衡态速率增大,整体稳定性增强。     

基于数字图像处理的粗集料棱角性量化研究

基于数字图像处理技术,对粗集料棱角性进行量化研究,以取代传统的试验方法。首先从单个颗粒的棱角性定义出发,建立了4个粗集料棱角性量化指标:AR、ARmax、AP、APc;然后采用数字图像处理(DIP)技术,对拍摄的粗集料二维图像进行处理分析,得到粗集料样本棱角性量化结果,最后将20份粗集料样本的未压实空隙率试验与DIP试验进行了比较。结果表明:4个用于评价粗集料棱角性的量化指标与未压实空隙率之间均有较强的相关性,其中以AP指标最佳;AP和APc指标更好地拉大了两个棱角性极端,有利于区分不同棱角性的粗集料。4个量化指标的面积加权平均值与未压实空隙率之间的相关系数均要大于它们的算术平均值与未压实空隙率之间的相关系数,这也表明经面积加权的棱角性指标考虑了粗集料的宏观性能,因此更加合理。     

基于成像技术评估粗集料尺寸和形状特征

使用三维成像系统——伊利诺伊大学集料图像分析仪(UIAIA),根据已建立的UIAIA试验方法,由粗集料颗粒图像分别定义出集料基于成像技术的三维形状、尺寸、棱角性和表面构造指数。应用统计学方法,结合图像分析确定了4类常用的粗集料形状特性数据。指出了粗集料基于成像的棱角性和表面构造指数之间存在的确定性关系,并且将它们联系到实验室和现场沥青混合料的使用性能。     

细集料棱角性评价新方法研究

分析了细集料棱角性常用评价方法的缺点,提出了一种新方法-CAR(Compacted Aggregate Resistance)法。该方法为单轴贯入试验,用贯入荷载表征细集料棱角性,试验结果表明,该方法能较好地评价细集料的形状和棱角性,CAR值与沥青混合料高温性能有较好的相关性。     

粗集料形态对宽温度域下沥青混合料高低温性能影响

为了掌握粗集料形态对宽温度域条件下沥青混合料高低温性能影响,基于集料图像测量系统(AIMS),对5种粗集料棱角性、三维形状和表面纹理进行量化分析,进而制备SMA-13试件进行不同温度范围高温车辙试验和低温弯曲蠕变试验,分析集料棱角性指数、球度和表面纹理指数与高低温性能指标的相关性.结果 表明:选用棱角性好、粒形饱满和表...