基于Matlab对强夯法处理黄土湿陷性的微观结构研究苗得雨，马富丽，王敏，白晓红(太原理工大学建筑与土木工程学院，太原030024)摘要：黄土的湿陷性与其微观结构有极大关系，土体的物理力学性状也很大程度上受其微观结构影响。针对湿陷性黄土微观研究中的问题，对山西省平阳高速中强夯法处理湿陷性黄土进行微观层面上的定性和定量的研究分析。从土样提取与制备到SEM图像扫描，开展了详实的探讨。针对SEM图像的特征及其处理过程中存在的问题，使用Matlab对图像预处理中去除亮度差异背景，对比度增强，降噪做了对比分析，通过预处理可以使图像信息在采集阶段较为精确地进行统计计算分析，对比分析了强夯前后的孔隙数量及面积分布、定向特征、形状特征等参数，对土体SEM图像处理和强夯法消除湿陷性机理做较为深入的探讨，为科研和工程建设提供参考依据。关键词：湿陷性黄土；强夯法；微观结构；Matlab；SEM图像；阈值中图分类号：TU444文献标志码：AMicrostructuralresearchusingMatlaboncollapsibleloessbydynamiccompactionmethodMiaoDeyu,MaFuli,WangMin,BaiXiaohong(CollegeofArchitectureandCivilEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)Abstract:Collapsibilityofloessisrelatedtoitsmicrostructure.Thephysicalandmechanicalpropertiesofsoilareinfluencedbyitsmicrostructuretoalargeextent.Fortheproblemofcollapsibilityofloessinmicroscopicstudy,wedidthequalitativeandquantitativeanalysesofcollapsibleloessatamicroscopiclevel.ThesamplesthatunderwentdynamiccompactionweretakenfromPingyangHighwayinShanxi.Extractionandpreparationofsoilsampleswereintroducedandscanningelectronmicroscope(SEM)imageswereobtained.ForthefeaturesandproblemsfoundintheSEMimagesprocessing,weappliedMatlabforcomparativeanalysisofremovalofbackgroundbrightnessdifference,contrastenhancementandnoisereductioninimageprocessing.Theimagepreprocessinghelpedformoreaccuratestatisticalcalculationduringtheimageinformationacquisitionprocess.Comparingcharacteristicsofporesizeandsizedistribution,directionalandshapeparametersbeforeandafterthedynamiccompaction,wefurtherdiscusstheSEMimageprocessingandthemechanismthatusesdynamicconsolidationmethodtoremovecollapsibility,attemptingtoprovideareferenceforengineeringconstruction.Keywords:collapsibleloess;dynamiccompaction;microstructure;Matlab;SEMimage;threshold强夯法是以一定重量重锤以规定落距为地基施加冲击振动，对于湿陷性黄土可以消除或者部分消除其湿陷性，在一定范围内能提高土体强度，降低孔隙率等[1-2]。20世纪70年代强夯法引入我国，强夯法以适应土质广、造价低、效果好的优势不断得到技术推广和完善。而随着技术的不断进步，土体工程性质在微观层面上的研究不断得到发展和应用[3-4]。土的微观结构是展现土体物理本质的重要依据，土体宏观工程物理性质是受土体微观结构及其变化所决定的[2]。而关于土样SEM图像处理一直是微观定性分析的一个难题。本文针对平阳高速湿陷性路基段的强夯法处理，在强夯前后，通过Matlab对土体SEM图像处理,对微观结构进行定性和定量分析[5]，结合力学指标，对土体SEM图像处理和强夯法消除湿陷性机理做了较为深入的探讨，为科研和工程建设提供参考依据。-1-1工程概况平阳高速连接山西省平定县与太原市尖草坪区，全长123.321km，设计荷载等级为公路I级。本次取样区段位于平阳高速K79+600—K122+980段，地基1～12m深度范围内为马兰黄土(Q3)和全新世黄土(Q4)，湿陷等级Ⅱ～Ⅲ级。针对强夯处理段，采用人工挖井法取样，在夯击能2000kN·m段取处理前后的1～5m深度范围内土样[6]。取样后，严密包裹送至实验室进行颗粒分析、含水量测定、重度测量、液塑限和室内固结等实验。强夯前后土体物理力学指标见表1。表12000kN·m强夯法处置前后土体物理力学指标Table1Physicalandmechanicalindicesofsoilby2000kN·mdynamiccompaction深度干重度砂...