基于最大球算法定量表征土体空间孔隙网络

孔隙网络控制着土体渗流、排水固结与基质吸力等重要工程性质。本文介绍了多孔介质孔隙网络最大球建模基本原理与算法。以显微CT扫描振捣干法生成的南京粉砂试样为例，采用最大球算法建立了试样三维重构模型表征单元体(REV)的空间孔隙网络球棍模型，计算得到了样品REV尺度的孔隙网络参数，统计发现，孔隙半径、喉道半径、孔隙配位数、孔隙截面形状因子、喉道截面形状因子与喉道长度等孔隙参数均近似服从正态分布，孔隙体积近似服从衰减型指数分布。孔隙与喉道半径分别分布在100 μm与65 μm以内，两者数学期望分别为40.0 μm与18.0 μm；配位数分布在25以内，数学期望为5.1；孔隙与喉道截面形状因子分别分布在0.01~0.04与0.01~0.05的区间内，两者数学期望分别为0.019与0.033；喉道长度分布在100~800 μm以内，数学期望为292.22 μm。同时发现，样品中体积小于1.5×10⁷ μm³的小孔隙数量超过90%。本方法可应用于土体细观孔隙结构的定量表征