土的颜色是一种很直观但容易被忽视的特征,能间接反映出土的物理力学性质。土的颜色是对不同色光选择性吸收的结果,与含水率等有着很强的联系。膨胀土是一种亲水性很强的胀缩性土,水敏性强,其颜色也会随着含水率的变化而发生明显的改变。本文以南阳膨胀土为主要研究对象,首先通过图像处理提取颜色信息的方法研究了含水率、干密度、以及干湿路径对压制土样颜色变化的影响;然后重点研究了脱湿过程中试验土样颜色变化的规律,同时进行了不同种类膨胀土的对比试验;最后结合土中标准吸湿含水率和结合水含量的测量结果,提出了含水率变化引起土样颜色改变现象的简化模型,并对其机理进行了初步的探讨。论文的主要内容和结论如下:(1)设计确定了基于摄影图像的土样颜色试验装置及研究方法。考虑试样均匀性和干密度控制,采用直径61.8mm、高度20mm的试样研究单一含水率和干密度对其颜色变化规律的影响;考虑试样内外含水率变化的一致性和胀缩裂隙的形成对试验结果的影响,采用直径61.8mm、高度5mm的试样研究单一试样脱湿和吸湿条件下的颜色变化规律。同时,利用标准对色灯箱提供恒定光照条件,以三角架来固定相机位置,控制合理的摄影参数,并将整个试验装置置于暗室中操作以避免外部光照的干扰。在试样图像颜色信息提取时,采用高斯拟合方法获得了较准确的颜色特征参数。(2)研究了南阳膨胀土的含水率、干密度以及干湿路径对压制土样颜色变化的影响规律。试验结果表明:膨胀土含水率变化与其摄影图像的R、G、B颜色信息之间呈现良好的对应关系,R、G和B值均随着含水率的增大,呈先减小后增大的现象,其变化曲线可分为缓降、陡降和缓升三个阶段,且每个阶段均近似线性变化;干密度对颜色的影响却相对较小,且影响程度与土样的含水率高低有关;干湿路径对土体颜色变化曲线各阶段的影响程度不同,在缓降段和缓升段的影响较小,湿路径下陡降段的吸湿曲线较干路径会有明显的左移趋势,同时各颜色分量值中的B值对干湿路径的变化表现的更为敏感。(3)南阳膨胀土和另外两种武汉膨胀土试样脱湿过程中颜色变化对比试验的结果表明:三种不同类型膨胀土的摄影图像RGB颜色值均随含水率增大而呈先减小后增大的变化特征,但颜色变化曲线各阶段分界点位置和分段拟合直线的斜率都存在差异;采用Lab颜色模型分析时,L值的变化即RGB平均值的变化,b值变化规律与L值相似,但a值的变化曲线却有两个拐点出现,随含水率的增大a值呈先增大再减小,最后又增大的变化规律。(4)结合膨胀土颜色随含水率变化的试验结果及标准吸湿含水率和结合水含量测试结果,对含水率变化引起土体颜色变化现象的机理进行了初步探讨,认为土中不同存在形式的结合水对光的吸收和反射作用的不同是引起其颜色变化的主要原因;提出了土体颜色变化的简化模型,较好地解释了压实膨胀土颜色随含水率变化曲线的三个阶段。