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申请/专利权人：中国人民解放军陆军工程大学

摘要：本发明涉及一种基于细观模型构建的岩土介质含气量、饱和度测量及孕灾、减灾评价方法。利用可拼装的非金属岩土体CT扫描模具对散粒体岩土体装样扫描，减少伪影干扰。利用灰度值差异精准识CT扫描模具、基体和孔隙，再根据孔隙内的CT值的差异精准识别液体与空气。通过神经网络进行深度学习，建立三维复杂孔隙网络模型，基于三维细观模型中的气相体积VQ与岩土体试样中孔隙总体积VK之比可以计算出含气量ζ，液相体积VY与岩土体试样总体积VZ之比可以计算出饱和度Sr。将构建的岩土体模型导入数值计算分析软件或者采取3D打印的手段高精度批量制作完全相同的试验试样，根据评估需求设置计算分析工况。最后综合数值仿真计算结果与物理模型试验结果评价含气量、饱和度对岩土体的孕灾、致灾影响效应以及注浆减灾效果。本方法具有对试样无损伤、测试精度高，含水（气）区域可视、二次开发利用率高等特点。

主权项：1.一种岩土介质孕灾和减灾评价方法，其特征在于，包括：执行岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型的构建方法，得到岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型；将构建的岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型导入数值计算分析软件，基于网格映射算法建立精细化数值计算几何模型；根据评估需求开展准静态压缩、动荷载冲击、剪切和多场耦合的数值仿真，得到数值仿真计算结果；所述方法还包括：将构建的岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型采取3D打印的手段高精度批量制作完全相同的试样，开展与同等条件的准静态压缩、动荷载冲击、剪切和多场耦合物理试验；基于数值仿真计算结果与物理模型试验结果综合评价含气量、饱和度对岩土体力学特性的影响及机制；对不同含气水量的数值计算模型和3D打印试样开展相同条件的力学试验，分析含气水量对力学参数的弱化量；所述岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型的构建方法，包括：获得待分析的岩土体；利用CT扫描技术得到识别后的图像，并识别岩土体内孔隙、基体以及孔隙内的水与气体；通过对扫描后的图像进行三维重构，得到岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型；利用CT扫描技术得到识别后的图像，并识别岩土体内孔隙、基体以及孔隙内的水与气体，包括：利用非金属岩土体CT扫描模具对待分析的岩土体装样，使用CT扫描机对非金属岩土体CT扫描模具和试样进行高分辨CT扫描成像，获取真实岩土体CT图像；通过对识别后的图像进行三维重构，得到岩土体内水、气体的空间分布形态，包括：根据CT图像中非金属岩土体CT扫描模具、岩土体基材、孔洞的成像灰度值差异识别装样套、基体和孔隙；根据孔隙内的CT值的差异识别液体与空气；基于扫描获得的大量真实岩土体扫描图像，通过岩石孔隙结构三维随机重构方法，构建岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型；根据孔隙内的CT值的差异识别液体与空气，包括：当孔隙内的CT值＝0～10hu，该孔隙内的介质为水；当孔隙内的CT值＝-1000hu，该孔隙内的介质为空气；基于扫描获得的大量真实岩土体扫描图像，通过岩石孔隙结构三维随机重构方法，构建岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型，包括：基于获取的CT扫描图像标注岩土试样的三维复杂孔隙网络信息，得到训练集；基于所述训练集训练神经网络，重复拟合这个训练集，直到收敛，得到训练好的神经网络；所述神经网络输入是扫描获得的CT图像，输出为岩土体试样的细微观结构特征，所述细微观结构特征包含试样的孔隙形态、水气分布以及相应的坐标信息；输出的信息根据重构算法生成岩土体三相三维复杂孔隙网络细观模型；所述非金属岩土体CT扫描模具包括相配合连接的顶盖、左侧壁、右侧壁和底盖；左侧壁与右侧壁拼接可形成无上下底面的圆柱，且所述左侧壁与右侧壁的外壁在上下端设置有第一螺纹丝扣；所述顶盖和底盖内侧设置有与所述第一螺纹丝扣相配合的第二螺纹丝扣；所述左侧壁与右侧壁通过所述第一螺纹丝扣和第二螺纹丝扣相互配合形成有上下底面的圆柱。

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