基于ct扫描的岩石细观损伤规律研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文基于CT扫描的岩石细观损伤规律研究摘要随着工程建筑事业的迅速发展，岩石力学问题成为了国内外学者研究的热门学科。但是，岩石力学毕竟还是一门发展中的学科，并且研究的对象很复杂，因此在岩石工程中还存在着大量工程技术人员难以解决的难题。本文是基于对CT图像的分析处理，获得粉砂岩试件的一些基本性质，结合损伤力学，对粉砂岩试件的本构模型进行研究。本项目属于国家自然科学基金项目（51104105）。本文首先介绍本次试验主要用到的仪器：高精度显微CT系统、微型三轴压缩仪器、小型钻铣机床和金刚石切割机，简单的描述CT扫描

2、系统与微型煤岩试验机的结合使用方法。利用微型煤岩试验机对三种砂岩试件进行三轴压缩破坏试验，并在宏观上观察分析不同围压下各种岩石试件的破坏结果。利用微型煤岩试验机与高精度显微CT仪器相结合的方式，获得大量压缩破坏过程中岩石试件内部变化的显微CT图像，并根据不同压缩破坏阶段的CT图像对比，分析试件内裂隙的发展情况。根据CT图像不同扫描层的平均CT数的大小，分析岩石试件的整体强度及试件破坏后的强度变化，得出初始岩石密度的不均匀性和压缩破坏过程中试件损伤破坏的不均匀性。引入了微元体的概念，通过观察扫描层中试件CT数大小的分布曲线，认为岩石试

3、件的微元强度服从weibull分布，分析在不同压缩破坏阶段岩石试件微元强度分布的变化，在试件破坏后微元强度分布曲I太原理工大学硕士研究生学位论文线会向左移动。引入了损伤变量的概念，根据CT图片分析岩石试件在压缩过程中损伤变量的变化，研究了粉砂岩试件的损伤演化规律。通过CT图像分析获得的岩石压缩中展现的特性，最终还是要建立本构模型来表达。结合损伤统计的方法，将岩石试件的压缩破坏过程分成了三个阶段，分别建立每个阶段的本构模型。对粉砂岩试件的全应力应变曲线进行比较分析，认为峰值应力与围压存在线性关系，依此建立不同围压下的粉砂岩试件的本构模

4、型，并对该模型进行验证。关键词：岩石力学，三轴压缩，CT扫描，本构关系II太原理工大学硕士研究生学位论文THERESEARCHONTHEROCKMESODAMAGELAWBASEDONCTTECHNOLOGYABSTRACTWiththerapiddevelopmentofengineeringconstructionindustry,theproblemsofrockmechanicshasbecomeahotsubjectforresearchscholarsathomeandabroad.Buttherockmechanics

5、isadevelopingsubject,andtheresearchisverycomplex,sotherearestillalargenumberofdifficultproblemsinrockforengineeringengineeringandtechnicalpersonneltosolve.Andtheunderstandingofthemechanicalpropertiesofrock,willeventuallybereflectedinhowtodescribethestress-strainrelatio

6、nship.ThispaperisbasedontheanalysisonCTimage,toobtainsomebasicpropertiesofsandstone.Withdamagemechanics,theconstitutivemodelofsandstonespecimenswerestudied.Thispaperintroducesthemainlyusedinstrumentintest:HighprecisionmicroCTsystemandmicrothreeaxiscompressioninstrument

7、,smalldrillingandmillingmachine.Dothreeaxialcompressiontestonthreekindsofsandstonespecimens,observationandanalysisthetestresultsofrockfailureIII太原理工大学硕士研究生学位论文underdifferentconfiningpressuresonthemacro.CombinedwiththehighprecisionmicroCTinstrument,monitoringdamageofroc

8、kspecimenunderuniaxialcompression,obtainalargenumberofmicroCTimage,useasoftwareprocessingtheCTimages,observationandan