基于灰度方差统计的冰水堆积体细观建模与力学特性研究

提出一种基于数字图像处理技术生成颗粒流模型模拟冰水堆积体力学特性的新方法。该方法以基于比特平面分解的图像消噪技术对数字灰度图像进行预处理,采用最大类间方差算法求解自适应阈值实现图像二值化分割,通过最近像素插值算法建立反映冰水堆积体细观结构的隔层错位模型。将该方法应用于云南古水水电站坝前冰水堆积体工程,通过双轴压缩试验模拟表明:该方法能克服基于像素直接对应建立模型时发生轴向压缩的缺点;由土石混合而成的冰水堆积体在双轴压缩下的应力–应变关系呈硬化特性,岩块的存在增加了弹性模量和峰值强度;土体黏结强度提高对峰值强度有影响,但对初始弹性模量影响不明显;低应力条件下,堆积体近似满足莫尔–库仑强度准则,且与剔除块石影响的"土体"相比,内摩擦角提高了0°～9°,黏结力提高了300 kPa。该方法可为现场冰水堆积体的参数确定提供理论依据。