基于图像分析的岩土颗粒介质逾渗规律

危润初; 蒋维剑; 欧阳琦; 盛丰; 谌宏伟; 黄荷; 帅焕

doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20240040

吉林大学学报(地球科学版) ›› 2026, Vol. 56 ›› Issue (02) : 625 -634. DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20240040

基于图像分析的岩土颗粒介质逾渗规律

危润初, 蒋维剑, 欧阳琦, 盛丰, 谌宏伟, 黄荷, 帅焕

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摘要

针对岩土颗粒介质逾渗内在机制不明晰的问题，通过调整黏粒与粗砂配比，配制岩土颗粒介质样品并测定其渗透系数，借助图像分析方法对实验样图像与随机模拟生成图像的粗砂分布形态参数开展统计，在此基础上深入剖析岩土颗粒介质逾渗规律及其内在机制。结果表明：随着粗砂质量分数的增加：粗砂连通团数量呈现出先增加后减少的变化规律，粗砂质量分数30.0%位点是连通团数量变化的转折点；最大连通团面积、平均连通团面积、粗砂分布分形维数、实验样渗透系数则均表现为单调递增；粗砂质量分数在60.0%附近时，连通团数量、最大连通团面积和平均连通团面积增长速度急降或急增，同时岩土颗粒介质的渗透系数也迅速跨越2个数量级，逾渗现象发生。岩土颗粒介质逾渗现象的发生与粗砂占比变化所引发的连通团形态变化密切相关：在粗砂质量分数低于30.0%时，粗砂颗粒呈“孤岛”状分散在黏粒中；当粗砂质量分数超过30.0%后，粗砂开始相互连通，连通团数量下降，但仍呈“块斑”状，连通性差；在粗砂质量分数达到60.0%后，粗砂相互连接为单一连通团的概率逐渐趋近于1.0，形成贯穿全渗流路径的高渗透性通道而触发逾渗。