为了实现对不规则矸石块体三维形状参数的自动获取以及三维形状指标的量化分析,研究块体形状对破碎矸石充填材料承载压缩力学特性的影响规律,设计了CT扫描试验并利用三维重构技术得到了不规则矸石块体的数字化三维模型,提出了基于最小包容长方体准则与遗传算法的不规则矸石块体三维形状参数自动获取方法,建立了以针度、扁平度、球形度为形状指标的不规则矸石块体三维形状特征量化表征方法,并通过具体案例对所提出方法的可行性与优越性进行了分析.结果表明:不同形状指标对矸石块体形状差异的敏感度不同,敏感度从高到低依次为针度、扁平度、球形度;矸石块体的平均针度约为1.5,平均扁平度约为0.7,平均球形度约为0.8,说明不规则矸石块体具有一定的狭长性和片状性.以10#矸石块体为例,基于本文方法所得矸石块体针度,扁平度分别为1.634,0.849,接近于传统人工测算针度平均值1.638、扁平度平均值0.839,准确度均处于95%的置信范围内.

国家重点研发计划项目（2018YFC0604705）；国家自然科学基金项目（52022107）；江苏省自然科学基金项目（BK20190031）；中国博士后科学基金项目（2020M681771）；

1 矸石块体数字化三维模型重构
1.1 外部轮廓CT扫描
1.2 CT切片二值化处理
1.3 数字化三维模型重构
2 不规则块体三维形状参数自动获取方法
2.1 三维形状指标选择
2.2 三维形状参数自动获取
1) 不规则矸石块体表面积
2) 不规则矸石块体体积
3) 最小包容长方体尺寸自动获取
3 具体案例
3.1 不规则矸石块体三维形状指标量化分析
3.2 优越性分析
4 结 论

李俊孟,黄艳利,浦海,郭亚超,高华东,张伟光,张俊敏.矸石块体三维形状参数自动获取方法与量化分析[J].中国矿业大学学报,2021,50(03):507-514.