Quantifying soil microstructure using fractals

Abstract

This Paper develops the theoretical basis and presents the results of experimental studies to determine a fractal dimension associated with soil microstructure. The topics addressed include the development of techniques for obtaining images of real soils in a format suitable for analysis, the development of imageprocessing techniques for extracting the fractal characteristics of the image, the development of a rational analytical basis for determining the fractal dimension associated with soil microstructure, the analyses required to quantify the fractal dimension of the soil samples tested, and parameter studies to determine the effect of particle angularity, grain size distribution and sample density on the fractal dimensions of selected sands. L'article presente les bases th´oriques et les r´sultats exp´rimentaux permettant de d´terminer la dimension fractale associ´e à la microstructure d'un sol. Des techniques permettant d'obtenir des images d'un sol r´el sous un format utilisable et de traiter ces images pour en extraire les caract´ristiques fractales ont ´t´ d´velopp´es. Une analyse rationnelle a ´t´ mise en oeuvre afin d'obtenir la dimension fractale associ´e à la microstructure du sol. Les ´tudes param´triques permettant d'´valuer l'influence de l'angularit´ de la particule, de la r´partition granulom´trique et de la densit´ de l'´chantillon, sur les dimensions fractales des sables s´lectionn´s ont ´r´ am´lior´es.