基于颗粒识别分析系统的碎屑流堆积物颗粒识别和统计方法研究

碎屑流堆积物颗粒识别和统计是碎屑流灾害的研究重点。文章基于图像处理孔隙(颗粒)及裂隙图像识别与分析系统(PCAS),以贵州纳雍普洒村崩塌-碎屑流为例,结合纳雍崩塌堆积物粒径实测结果,通过阐释识别过程中阈值、孔喉封闭半径、最小孔隙面积的参数意义,研究PCAS软件在碎屑流颗粒识别与统计中的应用,并提出了颗粒识别时这些参数的选取方法。分析结果表明:(1)PCAS能自动准确地识别碎屑流堆积物颗粒与孔隙,相比人工计数更精细,所识别堆积物各区小颗粒比重较大,0~2 m颗粒粒径各区占比都在50%以上;(2)当阈值为170(像素)时能获得精细的二值图像,颗粒与孔隙得到了准确地区分;(3)不同参数取值下获得堆积物颗粒粒径分布结果不同,碎屑流堆积物颗粒识别宜采用较大的孔喉封闭半径和较小孔隙面积,当二者比值为3/30(像素)时能更好地反应颗粒粒径分布情况;(4)PCAS具有较高的可行性,统计结果显示,各粒径含量变化趋势与人工统计相近,两种统计方法各粒径占比、分布规律基本吻合,说明利用PCAS可以实现对崩塌碎屑流颗粒粒径分布的高效便捷分析。

崩积体粒径的图像识别与分析

崩塌是一种常见的地质灾害,崩落块石所形成的崩积体往往可以反映崩塌运动过程、影响范围等。基于无人机航拍影像技术以及孔隙(颗粒)与裂隙图像识别与分析系统(PCAS)的崩积体调查方法,将粒径分析方法引入崩积体调查,对崩积体粒度分布与堆积特点进行研究。结果表明:“无人机航拍影像技术-PCAS”统计方法切实可行,具有便捷、安全、成本低、高效和高精度的特点;将小茅坡崩积体划分为主积区、散落区、影响区,3个特征明显的区域;小茅坡崩积体粒径服从Y=A+(B/t)的逆分布规律;从纵向上看,崩积体内小块石占比呈先减小后增大再减小的趋势;从横向上看,距崩源相同距离各区粒径组分的含量基本相同,中块石与大块石在横向上呈现先增大后减小的趋势。研究成果对崩塌堆积调查具有重要意义,为野外调查提供一种新的技术手段。

基于PCAS软件对孔隙结构的定量表征——以川北地区广元千佛崖组砂岩为例

使用川北地区广元千佛崖组砂岩薄片图像样品,开展基于孔、裂隙分析系统(PCAS)定量表征孔隙结构的研究,并探讨如何提升PCAS识别孔隙度的精度。研究表明:使用PCAS默认的单阈值分割法,识别的孔隙与人工圈定的孔隙范围不一致,并且孔隙度偏高,为31.21%。为了提高软件的识别效果,使用Adobe Photoshop对图像进行初步优化,然后采用多阈值分割法,根据孔隙的颜色差异设置各阈值的容差,最终得出孔隙度为14.18%,孔隙识别正确且内部结构更加完整,说明以上操作能够显著提升软件的识别效果。将优化后的孔隙度与默认的单阈值分割法识别的孔隙度、薄片估算的面孔率进行对比,发现优化后的孔隙度与薄片估算的孔隙度接近,仅相差1%~2%,并且参考邻区储层物性测试所得孔隙度,可确定该结果具有一定准确性。此外,PCAS还能快速、准确地提取各种孔隙特征参数,对于孔隙成因、孔隙评价、赋孔特征、赋气机制、渗流网络等研究具有重要意义。这些结果证实了PCAS软件在定量表征孔隙方面的潜力。

裂隙岩溶含水系统的灰色关联度分析——以山东鲁能运河发电有限公司供水水源地为例

裂隙岩溶含水系统较为复杂,从水位动态和水化学组份难以判断孔隙水和地表水对其影响程度的主次性。本文通过水位和水化学组份的灰色关联度分析,结合水文地质特征,将二者对裂隙岩溶含水系统的影响程度的主次性进行量化比较,进一步验证了水文地质条件。

清洁压裂液作用前后煤孔隙结构及分形特征研究

煤孔隙结构特征及分形特征是揭示瓦斯在煤体中的赋存机理及解吸运移规律的重要手段。以沈阳某煤矿的煤样为研究对象进行了清洁压裂液浸泡试验,分别采用扫描电子显微镜、孔隙-裂隙分析系统、氮气吸附和煤表面分形特征对煤表面的孔隙结构进行表征,对清洁压裂液处理前后煤孔隙结构的变化进行了对比分析,结果表明:经清洁压裂液处理后,煤样的孔隙结构得到了较好的发育,煤样表面孔隙数量约为原煤的2.9倍、平均面积约为原煤的2.66倍、平均周长增加了23.06%、平均形状因子增加了30.91%;煤样氮气吸附量从1.5036 mL/g增至2.8255 mL/g,增加的孔隙半径小于10 nm,孔隙连通性增强;清洁压裂液能使吸附孔分形维数增大、渗流孔分形维数减小,煤样内部结构更加简单,孔隙之间的连通性增强,其中吸附孔分形维数从2.331增至2.845,增幅为22.05%;渗流孔分形维数从2.865减至1.756,减幅为38.71%。孔隙结构的定量表征结果显示,清洁压裂液对煤孔隙的发育有一定的促进作用。

冻融及耦合酸化作用下土壤中重金属的浸出性及其机制解析

冻融与不同pH溶液的耦合作用下土壤中重金属浸出行为尚缺乏研究。本研究采用TCLP测试评估了冻融及耦合酸化处理前后土壤中重金属的浸出毒性,并采用孔隙(颗粒)与裂隙图像识别与分析系统(PCAS)和地球化学模拟软件(PHREEQC)分别探究土壤矿物颗粒的微观结构和矿物学演化特征。结果表明,经过30次冻融循环后,As、Cd、Cu、Mn、Pb和Zn的最大浸出浓度分别为0.22 mg/L、0.61 mg/L、2.46 mg/L、3.08 mg/L、29.36 mg/L和8.07 mg/L。在冻融和酸化的耦合作用下,土壤颗粒的孔隙度增加了4.79%。孔隙和裂缝的演化所引起的颗粒结构破坏证实了这一结果。在冻融作用下,土壤颗粒的各向异性增加,而在冻融与酸化的耦合作用下,土壤颗粒的各向异性降低。SEM-EDS、PCAS量化和PHREEQC模拟的结果表明,重金属的释放机制不仅与矿物颗粒的微观结构演化特征有关,还受质子腐蚀以及矿物的溶解和沉淀的影响。这些结果将为季节性冻土地区污染场地土壤修复评价提供重要参考。

黄土湿陷性质的微观研究

本文分析研究了黄土的微观结构与其湿陷性之间的关系。通过对微观照片的分析 ,把土中孔隙按大小划分为 4种类型 ,按照颗粒的排列形式又可划分为架空孔隙、镶嵌孔隙和粒内孔隙 ,其中架空孔隙是造成黄土湿陷的基本原因。而不同孔径的孔隙对黄土湿陷性的影响是不同的 ,孔径 2 0μm可以作为一个区分的标准 ,孔径大于 2 0 μm孔隙含量的增加会使湿陷性增高。