完成单位：山东大学、武汉理工大学

完成人：王冀鹏、葛尚奇、程壮、申静怡

成果简介：

项目开发了新型多源快速CT扫描系统，在保证高分辨率成像的同时极大地提高了CT扫描三维成像效率；研发了一系列适用于CT扫描的可多场控制原位试验装置，实现了原位试验过程中关键状态的无损化高分辨三维成像；开发了高精度多相岩土材料三维成像分析技术，攻克了传统CT图像分析精度低、无法实现多尺度关联的科学难题；基于CT扫描技术获得的岩土体宏微观参数信息，从理论角度实现了岩土体微观结构与宏观力学响应的有效关联。

创新点及科学价值：

（1）开发的多源快速CT扫描系统能在保证成像高分辨率的情况下，将投影采集时间缩短为现有单源CT扫描成像设备的三分之一。该系统能够开展针对土木、水利和岩土工程中等各类多相岩土材料的微观结构演化特征的研究。

（2）研发的一系列适用于CT扫描的可多场控制的原位试验装置，可在多场原位控制条件下实现多相工程材料的4D显微成像。该设备为研究材料宏观行为的微观机理提供了更加真实准确的实验手段，可应用于岩土工程、水利工程、交通工程、土建工程、环境工程、材料工程、考古与文物保护工程等多个学科领域。

（3）提出的一系列多相岩土材料图像精准相位划分的处理方法与多相-多尺度-四维图像信息的联合分析技术达到了国内领先水平，已证实在多类多相岩土材料的分析测试中具备广泛适用性，如非饱和土、植被根系-土复合体、微生物加固岩土体、混凝土与岩石、催化剂材料、古文物等。

（4）基于CT扫描技术，准确捕捉岩土体内孔隙和裂隙结构及其在应力场和渗流场作用下的演变规律，从理论角度实现了岩土体微观结构与宏观本构关系的有效关联，研究成果对于计算岩土体变形和多相流动等过程至关重要。

社会经济效益：

本技术已应用于高速公路建设、重点文物保护单位、材料分析和精密仪器设计等领域，解决了材料测试周期与图像清晰度相互制约，以及分析手段受限等问题，为企业节省测试费用的同时，大大缩短测试工期。

应用前景：

本技术对深入研究实际工程中的多相多场材料的微观结构演化与宏观行为之间的响应联结关系具有重要意义，能极大推动学科交叉与融合研究。可应用于岩土工程、水利工程、交通工程、土建工程、环境工程、材料工程、考古与文物保护工程等多个学科领域。