基于数字图像技术研究类岩石材料中有序多裂纹起裂、扩展和连接的机理

发布时间：2023-02-03 11:08

　　关于多裂隙岩体在荷载作用下的破坏机理以及裂隙扩展机制是岩土工程领域重要的研究课题,岩土工程中的很多破坏失稳都与岩体中裂隙在受到外力作用下的扩展贯通及相互作用有关。但由于研究此类试验条件限制,以及实际岩体条件复杂,目前的研究工作虽然取得了一定的成果,但仍然还存在诸多尚未研究及解决的问题。因此,对于多裂隙岩体在不同几何参数下破坏机制的研究一直是岩体断裂力学的热门课题。为此,本文对64个含九条有序裂纹类岩石试样进行单轴压缩试验,研究了软岩、硬岩的起裂、扩展和连接的机理,应用分形理论,用分形维数对试件的破坏程度进行了分析,并基于数字图像技术对揭示了位移及应变的分布规律,获得了以下几点成果:（1）当裂纹角度减少时,延性材料试件的起裂模式由次生共面裂纹转变为翼裂纹,且主要连接模式由剪切型连接转变为张拉型连接;对于脆性材料试件的起裂模式及主要连接模式影响较小;次生共面裂纹与次生共面裂纹的连接模式只出现于角度为60°时。延、脆性材料试件的破坏模式由拉剪复合型破坏转变为张拉型破坏;延、脆性材料的起裂应力、峰值应力随着角度减小而减小;脆材料性试件的峰值应变随角度减小而增大。（2）裂纹排距:裂纹排距增大对于... 

【文章页数】：219 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 含裂隙岩体扩展过程研究方法与现状
        1.2.1 理论研究
        1.2.2 试验研究
        1.2.3 数值分析研究
    1.3 研究思路和内容
        1.3.1 本文研究思路
        1.3.2 本文研究内容
        1.3.3 技术路线
2 试验设计
    2.1 试验目的
    2.2 岩石相似材料选择
    2.3 预制裂纹空间几何位置
    2.4 试样规格及制备过程
    2.5 试验装置及加载方案
        2.5.1 试验装置
        2.5.2 加载过程
    2.6 本章小结
3 裂纹扩展与试样破坏分析
    3.1 预制裂纹尖端起裂、连接模式、破坏模式定义
        3.1.1 预制裂纹尖端萌生模式
        3.1.2 预制裂纹连接模式定义
        3.1.3 试件编号及试件对比分组
    3.2 试件裂纹扩展总体描述
    3.3 不同倾角下裂纹起裂、连接及贯通模式分析
    3.4 不同排距或间距下裂纹起裂、连接及贯通模式分析
        3.4.1 不同排距或间距下裂纹起裂模式分析
        3.4.2 不同排距或间距下裂纹连接及破坏模式分析
    3.5 不同材料配比下裂纹起裂、连接及贯通模式分析
    3.6 本章小结
4 单轴压缩下试样力学特性分析
    4.1 单轴压缩下试样应力应变曲线
        4.1.1 延性组
        4.1.2 脆性组
    4.2 预制裂纹空间参数及材料配比对起裂应力的影响
    4.3 预制裂纹空间参数及材料配比对峰值应力的影响
    4.4 预制裂纹空间参数及材料配比对峰值应变的影响
    4.5 本章小结
5 试件破坏过程分形维数计算
    5.1 分形理论及测量方法
    5.2 分形维数计算过程
    5.3 各试件在破坏过程中的分形维数
    5.4 本章小结
6 基于数字图像技术对位移及应变规律的研究
    6.1 数字散斑相关方法简介
        6.1.1 数字散斑相关方法研究现状
        6.1.2 数字散斑相关方法基本原理
    6.2 试件表面位移云图及应变云图分析
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 本文结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]单轴压缩下节理间距和倾角对岩体模拟试件强度和变形的影响研究[J]. 陈新,李东威,王莉贤,张市飞.  岩土工程学报. 2014(12)
[2]单轴压缩条件下预制裂隙类岩石材料实验研究[J]. 郑文翔,赵延林,王敏.  湖南科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
[3]节理岩体模型单轴压缩破碎规律研究[J]. 陈新,王仕志,李磊.  岩石力学与工程学报. 2012(05)
[4]单压下类岩材料有序多裂纹体的宏观力学性能[J]. 黎立云,车法星,卢晋福,刘大安.  北京科技大学学报. 2001(03)
[5]类岩材料多裂纹体断裂破坏试验及有限元分析[J]. 车法星,黎立云,刘大安.  岩石力学与工程学报. 2000(03)
[6]应用无单元法追踪裂纹扩展[J]. 寇晓东,周维垣.  岩石力学与工程学报. 2000(01)
[7]平面应力条件下闭合断续节理岩体破坏机理及强度特性[J]. 白世伟,任伟中,丰定祥,陈锦清,贾中和.  岩石力学与工程学报. 1999(06)
[8]流形元方法在模拟裂纹扩展中的应用[J]. 王水林,葛修润.  岩石力学与工程学报. 1997(05)
[9]流形元法及其在工程中的应用[J]. 周维垣,杨若琼,剡公瑞.  岩石力学与工程学报. 1996(03)
[10]压剪应力作用下共线裂纹的强度判定[J]. 徐靖南，朱维申.  岩石力学与工程学报. 1995(04)

博士论文
[1]岩石中不等长多裂纹起裂及扩展规律试验研究[D]. 陈庆丰.中国矿业大学（北京） 2014
[2]自然单元法的发展及其应用[D]. 卢波.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2005

硕士论文
[1]岩石相似材料的试验研究[D]. 李兵.重庆大学 2015
[2]双轴压缩下预制裂隙类岩石材料破坏实验研究与数值分析[D]. 王敏.湖南科技大学 2014
[3]不同张开度裂纹扩展的模型试验研究[D]. 先超.重庆大学 2014
[4]单轴压缩下裂纹扩展相似模型试验研究[D]. 冯亚飞.重庆大学 2012



本文编号：3734526