一種土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形方法及系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明涉及土力學(xué)仿真領(lǐng)域，尤其是一種土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形方法及系統(tǒng)。 背景技術(shù) [0002] 土體的孔徑分布表征了土體中存在的孔隙孔徑尺寸大小對應(yīng)的概率密度分布，以及各孔隙孔徑所占的比率。土體中的孔徑大小以及分布，對土體的力學(xué)性質(zhì)，以及流經(jīng)土體的液體與氣體的滲透性和吸附性均有著重要的影響。土體的孔徑，即孔隙大小，與土體的壓實度高度相關(guān)。一般低壓實度的土體樣本，其宏觀孔徑的孔隙分布較多，由于外在做功繼續(xù)壓密低壓實度的土體樣，使得土體顆粒排列更緊密，轉(zhuǎn)而成為中、高壓實度的土體試樣，從而導(dǎo)致試樣的宏觀孔徑孔隙大幅度減少。 [0003] 膨潤土作為常用的高放射性核燃料處置的緩沖材料，其土體宏微觀結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果可用于膨潤土的各項土力學(xué)指標(biāo)仿真，同時對實際工程選取適用的膨潤土類型有著重要意義。膨潤土宏微觀結(jié)構(gòu)由膨潤土體中的孔隙系統(tǒng)表征，膨潤土孔隙系統(tǒng)中的孔隙主要分為兩類：宏觀孔隙和微觀孔隙。但當(dāng)前宏觀孔隙和微觀孔隙并沒明確的劃分標(biāo)準(zhǔn)，具體的分解參數(shù)主要依照研究人員意志，主觀性強；并且，由于膨潤土在不同土體吸力及壓實度狀態(tài)，尤其是低壓實度狀態(tài)下，膨潤土的孔隙系統(tǒng)通過宏觀孔隙和微觀孔隙兩種孔隙類型進行簡單區(qū)分，并不能滿足后續(xù)膨潤土各項土力學(xué)指標(biāo)仿真的應(yīng)用需求。 發(fā)明內(nèi)容 [0004] 針對現(xiàn)有土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形表征方法在實際應(yīng)用上的不足，為了實際應(yīng)用的需求，第一方面，本發(fā)明提供了一種土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形方法以實現(xiàn)土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)分形。所述土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形方法包括如下步驟：提供待測土體；提供侵入液體，并將所述侵入液體壓入所述待測土體；采集侵入液體壓入所述待測土體時的數(shù)據(jù)信息；利用所述數(shù)據(jù)信息，獲得孔隙孔徑分界區(qū)間；根據(jù)所述孔隙孔徑分界區(qū)間，表征所述待測土體的土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于對液體侵入和土體孔隙特征的關(guān)系，利用液體侵入土體過程中的數(shù)據(jù)信息，通過確定孔隙孔徑分界區(qū)間實現(xiàn)了土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)的精確分形表征。本發(fā)明為土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)的研究和實際應(yīng)用提供了有效工具，具有準(zhǔn)確性、實用性、可靠性和廣泛應(yīng)用性等優(yōu)點。 [0005] 可選地，所述提供待測土體，包括如下步驟：提供待測土體，并確定所述待測土體的土體吸力和初始壓實度；提供液氮，并利用所述液氮冷凍所述待測土體；提供干燥機，并利用所述干燥機干燥冷凍后的待測土體。冷凍和干燥處理可以有效地保持土體的原始形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征。這有助于保留土體孔隙的形狀和大小，提供更準(zhǔn)確的分形分析基礎(chǔ)。同時，使用液氮和干燥機處理土體相對簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備或技術(shù)，這增加了方法的實用性和可操作性。 [0006] 可選地，所述數(shù)據(jù)信息包括侵入液體的特性、進液壓力以及進液壓力下累積的進液體積。通過記錄侵入液體的特性、進液壓力以及進液壓力下累積的進液體積，可以獲取更為全面和綜合的數(shù)據(jù)信息。這有助于對土體孔隙結(jié)構(gòu)的分形特征進行更準(zhǔn)確和全面的分析。 [0007] 可選地，所述利用所述數(shù)據(jù)信息，獲得孔隙孔徑分界區(qū)間，包括如下步驟：利用所述數(shù)據(jù)信息，獲得進液壓力對應(yīng)的孔隙孔徑和進液體積變化梯度；通過孔隙孔徑和對應(yīng)的進液體積變化梯度，獲得離散數(shù)據(jù)；利用所述離散數(shù)據(jù)，擬合多條線性回歸方程；通過所述線性回歸方程，獲得孔隙孔徑分界區(qū)間。本發(fā)明通過使用線性回歸擬合方程來獲得孔隙孔徑分界區(qū)間，在一定程度上實現(xiàn)了的自動化分析，節(jié)省了人工處理數(shù)據(jù)和計算的時間。 [0008] 可選地，所述利用所述數(shù)據(jù)信息，獲得進液壓力對應(yīng)的孔隙孔徑和進液體積變化梯度，包括如下步驟：根據(jù)侵入液體的特性，搭建孔隙孔徑模型；利用所述數(shù)據(jù)信息，搭建進液體積變化梯度模型；結(jié)合所述孔隙孔徑模型和所述進液體積變化梯度模型，獲得進液壓力對應(yīng)的孔隙孔徑和進液體積變化梯度。通過利用數(shù)據(jù)信息建立孔隙孔徑模型和進液體積變化梯度模型，可以實現(xiàn)定量分析、模型靈活性和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，為分形分析提供更準(zhǔn)確和全面的結(jié)果。 [0009] 可選地，所述孔隙孔徑模型，包括如下公式： ，其中，表示孔隙 直徑，表示進液壓力，表示侵入液體的表面張力，表示侵入液體與待測土體之間的非濕潤接觸角。 [0010] 可選地，所述進液體積變化梯度模型，滿足如下公式： ，其中， 表 示進液體積變化梯度， 表示進液壓力P下累積的進液體積 的變化量， 表示最 大進液壓力 下累積的進液體積 的變化量， 表示進液壓力P的變化量。 [0011] 可選地，所述孔隙孔徑分界區(qū)間，滿足如下模型： ，其中， ，i表示多個線性回歸方程的排序 序號， 表示第i個線性回歸方程與第 個線形回歸線方程之間的第i個孔隙孔徑 分界區(qū)間，表示進液壓力和孔隙孔徑的轉(zhuǎn)換系數(shù)， 表示用于擬合第i個線性回歸方程的離散數(shù)據(jù)對應(yīng)的進液壓力， 表示用于擬合第i個線性回歸方程的離散數(shù)據(jù)對應(yīng)的最

1.一種土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形方法，其特征在于，所述土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形方法包括如下步驟： 提供待測土體； 提供侵入液體，并將所述侵入液體壓入所述待測土體； 采集侵入液體壓入所述待測土體時的數(shù)據(jù)信息，所述數(shù)據(jù)信息包括侵入液體的特性、進液壓力以及進液壓力下累積的進液體積； 利用所述數(shù)據(jù)信息，獲得孔隙孔徑分界區(qū)間； 根據(jù)所述孔隙孔徑分界區(qū)間，表征所述待測土體的土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)； 所述利用所述數(shù)據(jù)信息，獲得孔隙孔徑分界區(qū)間，包括如下步驟： 利用所述數(shù)據(jù)信息，獲得進液壓力對應(yīng)的孔隙孔徑和進液體積變化梯度； 通過孔隙孔徑和對應(yīng)的進液體積變化梯度，獲得離散數(shù)據(jù)； 利用所述離散數(shù)據(jù)，擬合多條線性回歸方程； 通過所述線性回歸方程，獲得孔隙孔徑分界區(qū)間； 所述利用所述數(shù)據(jù)信息，獲得進液壓力對應(yīng)的孔隙孔徑和進液體積變化梯度，包括如下步驟： 根據(jù)侵入液體的特性，搭建孔隙孔徑模型，所述孔隙孔徑模型包括如下公式： ，其中，表示孔隙直徑，表示進液壓力，表示侵入液體的表面張力， 表示侵入液體與待測土體之間的非濕潤接觸角； 利用所述數(shù)據(jù)信息，搭建進液體積變化梯度模型，所述進液體積變化梯度模型，滿足如下公式： ，其中， 表示進液體積變化梯度， 表示進液壓力P下累積的進液體積 的變化量， 表示最大進液壓力 下累積的進液體積 的變化量， 表示進液壓力P的變化量； 結(jié)合所述孔隙孔徑模型和所述進液體積變化梯度模型，獲得進液壓力對應(yīng)的孔隙孔徑和進液體積變化梯度； 所述根據(jù)所述孔隙孔徑分界區(qū)間，表征所述待測土體的土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)，其中，所述孔隙孔徑分界區(qū)間滿足如下模型： ， 其中， ，i表示多個線性回歸方程的排序序號， 表示第i個線性回歸方程與第 個線形回歸線方程之間的第i個孔隙孔徑分界區(qū)間，表示進液壓力和孔隙孔徑的轉(zhuǎn)換系數(shù)， 表示用于擬合第i個線性回歸方程的離散數(shù)據(jù)對應(yīng)的進液壓力， 表示用于擬合第i個線性回歸方程的離散數(shù)據(jù)對應(yīng)的最小進液壓力值， 表示用于擬合第i+1個線性回歸方程的離散數(shù)據(jù)對應(yīng)的進液壓力， 表示用于擬合第i+1個線性回歸方程的離散數(shù)據(jù)對應(yīng)的最大進液壓力值； 所述表征所述待測土體的土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)，包括如下規(guī)則：當(dāng) 時，第i個孔徑分界尺度為 或者 ；當(dāng) 時，第i個孔徑分界尺度為 。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體宏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形方法，其特征在于，所述提供待測土體，包括如下步驟： 提供待測土體，并確定所述待測土體的土體吸力和初始壓實度；