计量学报

作者：尚福磊,连继峰,李晓宁,刘宇,雷智捷,胡耀中

单位：西华大学应急管理学院,四川成都610039

关键词：图像处理;颗粒级配;均值抽样;颗粒费雷特直径

基金：四川省自然科学基金(2024NSFSC0164)

颗粒级配是影响路基填料力学性质的关键参数之一,传统筛分法因筛孔直径间隔大难以精细、快速地确定砂土粒组,为此,提出一种基于图像扫描与均值抽样技术的砂土颗粒级配估算新方法。通过基于扫描电镜SEM与图像处理软件ImageJ联合测试技术确定了颗粒形态几何参数,讨论了不规则颗粒在投影图像轮廓上任意两个平行切线之间的距离即费雷特直径(Feret diameter)作为理想球体等效直径的差异性,建立了单个砂土颗粒等效面积及体积方程;基于砂土颗粒相对密度随粒径减小而逐渐增大的一般规律,拟合得到了砂土颗粒粒径与相对密度之间的负幂函数模型,建立单个砂土颗粒的质量与粒径的函数表达式。最后通过筛分法考察了砂土颗粒级配算术平均值法、均值抽样法的准确性,结果表明:ImageJ图像处理技术识别毫米级及以下砂土颗粒的相对误差依赖于颗粒粒径与标尺长度之间的差距,即当颗粒粒径小于标尺长度时,二者差距越大测量精度越低;当颗粒粒径接近或超过标尺长度时,测量精度较高且较稳定;算术平均值法表现出较强的随机性,不宜作为砂土颗粒级配参数的确定依据;均值抽样法以短径获得的砂土颗粒级配曲线与筛分法结果最为吻合,可用于估算砂土颗粒级配参数,其次是平均径、长径。新方法能够对砂土粒组进行任意划分,获得相对准确的级配参数,结果可靠、操作便捷。

来源：2024年第11期

《计量学报》期刊编辑部

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