基于X-ray CT的古土壤孔裂隙识别与表征

• 作者: 卢玉东 卢阳春 张晓周 李鑫 杨亚慧
• 来源期刊: 水土保持通报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 古土壤 X-ray CT 孔隙 裂隙 泾阳南塬
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 水保监测与应用技术
• 页码范围: 224-230,239
• 页数: 8页
• 分类号: P642.13
• 字数: 7193字
• 语种: 中文

摘要

[目的]对古土壤内部孔隙裂隙结构的形态、类型、孔径分布进行精确表征,为斜坡中古土壤水力学性质的研究提供重要依据.[方法]利用X ray CT对泾阳南塬S5古土壤原状试样进行扫描,利用VGstudio Max和AVIZO三维可视化软件,经过滤波处理、阈值分割、三维重建得到了三维可视化数字古土壤模型,计算了二三维孔隙度,基于形状因子提取了古土壤中孔隙和裂隙并进行分类,提出了各类空隙的孔径表征算法.[结果]①古土壤中孔裂隙并存,在空间上具有显著的垂向性和空间异质性,在空间形态上可由形状因子(SF)区分为裂隙(SF＞40.18)、枝权状孔隙(7.01＜SF≤40.18)、长柱状孔隙(2.0＜SF≤7.01)、椭球状孔隙(1＜SF≤2)和球状孔隙(SF≤1);②大孔隙度(等效直径大于100 μm)为9.86％,占总孔隙度(41.18％)的23.94％,表明古土壤中以等效直径为100 μm以下的孔裂隙为主;③孔径分布在0.1～5 mm之间,以0.1～0.7 mm为主,而体积贡献率上以0.7～1.0 mm为主,裂隙最大开度5.1 mm.[结论]古土壤是一种以中小微孔隙为主,(特)大孔隙和(微)裂隙伴生的双重介质土体,X-ray CT和三维可视化重建技术为古土壤孔裂隙识别和表征提供了一种有效的途径.