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内容介绍

《土体微细结构理论与试验》是作者在土体微细结构理论与试验方面已取得的研究成果的基础上撰写而成的。全书共分十一章，包括土体微细结构研究方法、土体微细结构光学测试系统、土体微细结构图像的处理方法、利用数字图像测量微细观几何量的方法、黏性土压缩变形的微细结构变化分析、黏性土的微细结构变化试验研究、温度变化对水泥土强度影响的微细结构试验研究、侵蚀环境下水泥土的微观变化试验研究、连续荷载作用下生态土微细结构变化试验研究、化学溶蚀作用下生态土微细结构变化试验研究、微细结构试验研究在理论分析中的应用。《土体微细结构理论与试验》可供土木、水利、交通等领域从事科研、设计工作的科研人员参考，也可作为高等院校岩土工程等相关专业研究生的教学参考书。

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精彩书摘

2.颗粒形状 颗粒形状一般采用形状因子表征，不同的定义方法对应着相应的形状因子，比较形象的方法是通过采用与球状的偏离来表示，吴义祥采用RP-B／L（L为颗粒的最长弦，B为垂直最长弦的宽度）表示颗粒的形状因子，称之扁圆度。显然，扁圆度反映了颗粒的狭长程度，其值介于0～1之间，其值越大，越接近于等轴形态。研究表明，在压缩变形过程中，颗粒的初始扁圆度越高，其颗粒形状改变越明显，表现为狭长度增大即扁圆度值降低。另外，初始扁圆度值越高，其下降过程持续的压力范围越大。对于自然状态下扁圆度偏低土（黏性土偏高），压力变化对扁圆度影响不大，加载初期几乎没有影响，此时，颗粒是以整体转动来调整适应压力的变化。当压力达到一定值后，颗粒的扁圆度才有所增大，但变化的幅度不大。 3.颗粒表面凹凸性 颗粒表面凹凸性对土体的抗剪强度和渗透性等均有影响，然而，现有测试技术还无法准确地观测到它的变化。在图像处理中，只能通过对颗粒的边界（二维）特征进行分析，得到颗粒表面凹凸性的试验数据。由于缺少必要的试验依据，对颗粒表面凹凸性的研究仍停留在定性阶段。一般而言，颗粒表面不平整使颗粒之间构成点状联结的概率较大，在外力作用下，土体结构的稳定性相对较差，易于被压缩。随着外力增加或作用时间延长，颗粒表面凹凸性将向减小的方面发展（导致在微细结构图像上颗粒表面轮廓线模糊变粗），凹凸性的减小使土体的抗压缩性能变强，但从整个变形过程看，黏性土的这种改变不大。

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前言 第一章土体微细结构研究方法 1.1 土体微细结构力学 1.2 土体微细结构研究历程 1.3 土体微细结构的研究方法 1.3.1 微细结构 1.3.2 连续介质力学的研究方法 1.3.3 试验研究方法 1.4 土体微细结构试验的研究手段 1.4.1 直接试验手段 1.4.2 间接试验手段 第二章土体微细结构光学测试系统 2.1 土体微细结构光学静态测试系统结构与试验原理 2.1.1 测试系统组成 2.1.2 试验原理 2.2 试验方法 2.2.1 试验步骤 2.2.2 适用范围和主要特点 2.3 土体微细结构全自动三维跟踪光学动、静态测试系统 2.3.1 全自动三维跟踪控制系统 2.3.2 图像采集系统和同步控制系统 2.4 土体显微成像跟踪技术 2.4.1 目标运动参量在图像平面上的表示方法 2.4.2 适于土颗粒运动跟踪的相关公式 2.4.3 图像跟踪步骤 第三章土体微细结构图像的处理方法 3.1 试验图像采集和处理 3.1.1 图像的输入和输出 3.1.2 图像的前处理 3.1.3 图像预处理 3.1.4 图像的处理 3.1.5 图像的分割 3.1.6 图像的融合 3.2 微细结构图像特征的提取 3.2.1 纹理特征提取 3.2.2 形状特征提取 3.2.3 其他特征提取 第四章利用数字图像测量微细观几何量的方法 4.1 数字图像相关检测的数学模型 4.1.1 数字图像相关检测的数学模型 4.1.2 识别过程的数学描述 4.1.3 识别函数 4.2 相对变形对数字图像相关检测的影响 4.2.1 图像位移的近似数学表达式 4.2.2 消除相对变形对图像识别影响的方法 4.2.3 提高数字图像识别的措施 4.3 利用数字图像测量位移和变形的方法 4.3.1 图像位移与实际位移的关系 4.3.2 两时刻间相对位移和变形的计算方法 4.3.3 连续计算相对位移和变形的步骤 4.3.4 误差分析 4.4 土体微细结构几何特征参数的测量方法 4.4.1 边界的提取方法 4.4.2 形状特征参数的提取方法 第五章黏性土压缩变形的微细结构变化分析 5.1 黏性土的微细结构特征 5.1.1 黏性土微细结构和存在形式 5.1.2 黏性土微细结构的特征 5.1.3 微细结构与土体工程特性 5.2 黏性土压缩变形过程中微细结构的变化 5.2.1 颗粒形态 5.2.2 颗粒排列形式 5.2.3 孔隙性 5.2.4 联结形式 5.3 黏性土微细结构特征参数 5.3.1 颗粒几何特征参数 5.3.2 孔隙性特征参数 5.3.3 联结形式特征参数 5.4 黏性土压缩变形与微细结构特征参数的关系 5.4.1 黏性土压缩试验结果分析 5.4.2 黏性土压缩变形与微细结构特征参数的关系 第六章黏性土的微细结构变化试验研究 6.1 三轴压缩试验中黏性土的微细结构变化规律 6.1.1 微细结构定量分析试验步骤 6.1.2 加载过程中微细结构变化规律 6.2 黏性土的强度特性与微细结构特征关联分析 6.2.1 黏性土的强度特性 6.2.2 结构参数与强度特性的多元回归分析 6.3 黏性土微细结构特征参数与压缩特性分析 6.3.1 黏性土的宏观物理力学试验 6.3.2 黏性土微细结构试验 6.3.3 压缩系数与微结构参数的回归分析 第七章温度变化对水泥土强度影响的微细结构试验研究 7.1 试验方案 7.2 水泥土微细结构试验数据分析 7.2.1 随龄期增长水泥土微细结构变化试验 7.2.2 单轴压缩条件下水泥土微细结构变化试验 7.3 从微细结构变化分析水泥土强度增长机理 7.3.1 水泥土不同龄期强度演化特性分析 7.3.2 从微细结构演化角度分析水泥土强度增长 7.4 单轴压缩状态下水泥土微细结构变化研究 7.4.1 微细结构演化与宏观力学响应的关系 7.4.2 荷载作用下水泥土微细结构演化特性分析 第八章侵蚀环境下水泥土的微观变化试验研究 8.1 水泥土侵蚀环境设计 8.1.1 试验材料 8.1.2 试样制备 8.1.3 侵蚀溶液制备及其pH的维护 8.1.4 试验步骤 8.2 侵蚀性环境下水泥土的微结构变化规律分析 8.2.1 侵蚀过程中水泥土微结构形态变化的定性分析 8.2.2 侵蚀过程中水泥土微结构形态变化的定量分析 8.3 侵蚀性环境下水泥土力学性能变化的微观机理分析 8.3.1 酸性溶液侵蚀下水泥土抗剪强度指标的微结构特征 8.3.2 碱性溶液侵蚀下水泥土抗剪强度指标的微结构特征 8.3.3 NaCl溶液侵蚀下水泥土抗剪强度指标的微结构特征 8.3.4 无污染水侵蚀下水泥土抗剪强度指标的微结构特征 8.3.5 侵蚀性环境下水泥土抗剪强度指标的微结构特征分析 第九章连续荷载作用下生态土微细结构变化试验研究 9.1 生态土的物理特性 9.1.1 物理指标 9.1.2 有机质分析 9.1.3 化学分析 9.2 试验方案 9.2.1 试样制备 9.2.2 试验步骤 9.3 试验结果 9.4 微细结构特征参数变化规律分析 9.4.1 颗粒、孔隙面积比例变化规律 9.4.2 图像灰度熵变化规律 9.4.3 颗粒、孔隙数目及粒度变化规律 9.4.4 颗粒、孔隙定向度变化规律 9.4.5 颗粒、孔隙分布分维变化规律 9.4.6 颗粒圆度变化规律 9.4.7 欧拉数变化规律 9.4.8 微细结构特性演化与宏观力学响应的关系 9.5 连续荷载作用下不同土性的微细结构演化规律比较 9.5.1 三种土的宏观力学特性 9.5.2 三种土微细结构演化特性比较 第十章化学溶蚀作用下生态土微细结构变化试验研究 10.1 试验方案 10.1.1 化学溶液的配制 10.1.2 pH的控制 10.1.3 容器、温度、时间的诜柽 10.1.4 试验步骤 10.2 试验结果分析 10.2.1 土的质量损失率 10.2.2 溶蚀反应的化学机理 10.2.3 溶蚀反应的微观变化 第十一章微细结构试验研究在理论分析中的应用 11.1 黏性土固结变形的递推计算方法 11.1.1 固结过程中微细结构的变化 11.1.2 土体固结的本构方程 11.1.3 土体固结变形的数值计算方法 11.1.4 计算步骤和算例 11.2 黏性土剪切破坏的非均匀性分析 11.2.1 抗剪强度参数与微细结构的相关性 11.2.2 分布函数 11.2.3 分布函数中待定常数的确定方法 11.2.4 试验结果的计算和分析 主要参考文献

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