膨胀土宏细观结构演化CT图像的三维重建及其应用研究

随着我国经济建设的快速发展，修建在膨胀土地区的公路、铁路、水利等设施越来越多。裂隙性是膨胀土的重要结构特征，对膨胀土的力学特性影响很大，但目前关于膨胀土裂隙的具体三维形态描述问题和损伤变量的准确表征问题都尚未得到很好的解决。.本项目通过CT-三轴试验和基于分割的Marching Cubes算法，对试验过程膨胀土CT扫描图像进行三维重建，重现膨胀土在受载和干湿循环过程中内部宏细观结构的三维形态演化，对特定部分（如裂隙）进行定量提取和单独显示，进而定义包含三维CT数信息的宏细观损伤变量，建立基于细观结构性参数的多尺度膨胀土弹塑性损伤本构模型。.通过本项目的研究可以更深入、更全面地分析膨胀土的结构特性和力学性质，这对进一步研究膨胀土地区路基、边坡等的破坏机理和力学机制有重要的意义。同时，这一方法还可以借鉴到对黄土等其他结构性强的岩土类材料的CT试验研究中。

项目研究了重塑膨胀土破损土样的力学特性及其宏细观结构演化，开发了基于MATLAB的“土体CT图像三维重建程序”。通过CT-三轴压缩试验，研究膨胀土在湿干循环和三轴浸水过程中的裂隙演化特性，并提出了基于CT数的结构演化方程；研究孔洞破损对重塑膨胀土强度和变形等力学性质的影响；探讨CT数中的ME值和SD值在土体CT图像定量化分析中的作用，并分别对其合理性进行了初步的、探索性的试验研究。. 项目研究成果总结发表论文10篇，其中已发表8篇，1篇已录用待发表，1篇正在审稿中。成功承办了第八届重庆市力学学会学术年会，组织工作得到了与会代表的一致好评。参加8次国内外的学术会议交流，并做小组报告，其中3次为国际学术会议。. 依托本项目培养研究生5名，其中已毕业4名，1名在读。