数字图像技术在节理岩体裂纹扩展试验中的应用研究

发布时间：2017-07-05 03:15

  本文关键词：数字图像技术在节理岩体裂纹扩展试验中的应用研究

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【摘要】：含倾斜裂纹的岩石在单轴压缩下,会发生翼裂纹扩展并逐步损伤破坏。对含预制裂纹的类岩石脆性试件进行单轴压缩试验,采用两台高分辨率相机连续捕捉图像,经过数字图像相关技术(DIC)处理,得到了试件的全局应变场演化过程图,试验结果表明:当荷载达到一定阶段,裂纹端部观察到了明显的微破裂区,其形状为绕裂纹尖端逆时针转动82°的椭圆;荷载增大到最大荷载的85.6%时,微破裂聚集成核,端部开始形成宏观翼裂纹,裂纹的扩展过程就是高应变区不断蔓延的过程,也是微破裂不断发育、成核的过程;次生微破裂区以及反翼微破裂区发育缓慢,且形成过程中也受到了拉伸应力作用,翼裂纹是试件的主要破坏模式。最后基于线弹性断裂力学,比较了裂纹尖端周围应力和应变的变化规律,给出了采用应变方法分析裂纹起裂扩展的理论依据,并且验证了DIC系统试验结果的可靠性。
【作者单位】： 同济大学地下建筑与工程系;同济大学岩土及地下工程教育部重点试验室;长崎大学;
【关键词】： 岩石 裂纹 数字图像相关技术 单轴压缩 扩展 应变场
【基金】：国家自然科学基金项目(41202193) 教育部博士点基金项目(20110072120011)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 3.长崎大学构造工学研究科,日本长崎852-8521)0引言岩石是一种非常重要的土木工程材料,但由于其结构的特殊性,在风化演变过程及人为作用下,在其内部或表面会产生大量的裂纹和缺陷,而岩石的破坏往往是内部这些裂纹缺陷逐步发展贯通,最后导致岩石断裂破坏的损伤演化过程。岩石内

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘东燕,朱可善,胡本雄;含裂隙岩石受压破坏的声发射特性研究[J];地下空间;1998年04期

2 黄明利,唐春安,朱万成;岩石单轴压缩下破坏失稳过程SEM即时研究[J];东北大学学报;1999年04期

3 葛修润,任建喜,蒲毅彬,马巍,朱元林;岩石细观损伤扩展规律的CT实时试验[J];中国科学E辑:技术科学;2000年02期

4 倪骁慧;朱珍德;武沂泉;;基于SEM的大理岩单轴受压全过程细观损伤量化研究[J];金属矿山;2009年09期

5 芮嘉白，金观昌，徐秉业;一种新的数字散斑相关方法及其应用[J];力学学报;1994年05期

6 方钦志;李慧敏;欧阳小东;赵泳;;图像相关法在高分子材料拉伸性能研究中的应用[J];实验力学;2006年04期

7 王冬梅,方如华,计宏伟,秦玉文;用数字图像相关法研究改性高分子材料的断裂行为[J];同济大学学报(自然科学版);1999年03期

8 吴立新;王金庄;孟顺利;;煤岩损伤扩展规律的即时压缩SEM研究[J];岩石力学与工程学报;1998年01期

9 葛修润,任建喜,蒲毅彬,马巍,朱元林;煤岩三轴细观损伤演化规律的CT动态试验[J];岩石力学与工程学报;1999年05期

10 王水林,葛修润,章光;受压状态下裂纹扩展的数值分析[J];岩石力学与工程学报;1999年06期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘威;王宁;;岩体稳定性声发射预测预报新方法[J];四川建筑科学研究;2006年01期

2 周小平,张永兴,哈秋聆;裂隙岩体加载和卸荷条件下应力强度因子[J];地下空间;2003年03期

3 李银平,曾静,陈龙珠,王元汉;含预制裂隙大理岩破坏过程声发射特征研究[J];地下空间;2004年03期

4 许江;鲜学福;王鸿;;循环载荷作用下周期充水岩石变形规律的研究[J];地下空间与工程学报;2006年04期

5 张艳霞;何晖;;岩石声发射的Kaiser效应研究进展[J];地下空间与工程学报;2007年06期

6 袁子清;唐礼忠;;岩爆倾向岩石的声发射特征试验研究[J];地下空间与工程学报;2008年01期

7 张志镇;高峰;徐小丽;;花岗岩单轴压缩的声发射特征及热力耦合模型[J];地下空间与工程学报;2010年01期

8 丁卫华,仵彦卿,蒲毅彬,廖全荣;CT技术应用于岩石实验动态观测的新进展[J];冰川冻土;2000年03期

9 任建喜,罗英,刘文刚,李新虎;CT检测技术在岩石加卸载破坏机理研究中的应用[J];冰川冻土;2002年05期

10 刘增利,李洪升,朱元林,蒲毅彬,李红艳;冻土初始与附加细观损伤的CT识别模型[J];冰川冻土;2002年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张晓平;王思敬;韩庚友;张兵;;岩石单轴压缩条件下裂纹扩展试验研究——以片状岩石为例[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(中)[C];2012年

2 于瀛洁;刘yN庆;;数字散斑相关测量中的曲面拟合搜索方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年

3 聂百胜;张翔;刘水文;刘芳彬;张世杰;;利用CT技术探测煤体瓦斯吸附特性的探讨[A];中国职业安全健康协会2007年学术年会论文集[C];2007年

4 刘建军;刘先贵;;油气储层裂缝扩展的动力学模型[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年

5 王明;李庶林;;声发射技术在结构安全监测中的研究与应用概述[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年

6 薛云亮;李庶林;林峰;徐宏斌;;类岩石材料声发射参数与应力-应变耦合本构关系研究[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年

7 任建喜;;砂岩裂纹发育细观机理CT实时研究[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年

8 范留明;毛黎明;丁卫华;;岩石CT密度损伤增量图像“阴阳环”现象的形成机理及图像配准[A];陕西省水力发电工程学会青年优秀学术论文集[C];2008年

9 田威;党发宁;梁昕宇;陈厚群;;基于图像处理技术的混凝土细观动力破损过程CT分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年

10 田威;党发宁;梁昕宇;陈厚群;;混凝土细观损伤特性的CT研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈荣;一种PBX炸药试样在复杂应力动态加载下的力学性能实验研究[D];国防科学技术大学;2010年

2 刘立鹏;锦屏二级水电站施工排水洞岩爆问题研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

3 孟巧荣;热解条件下煤孔隙裂隙演化的显微CT实验研究[D];太原理工大学;2011年

4 李鹏飞;海底隧道围岩稳定性分析与控制研究[D];北京交通大学;2011年

5 薛冬新;激光扭矩测量中散斑统计学理论及试验研究[D];大连理工大学;2011年

6 杨慧;水—岩作用下多裂隙岩体断裂机制研究[D];中南大学;2010年

7 刘燕;缺陷混凝土抗氯离子渗透性能及对结构可靠度影响研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

8 王春光;温度—压力耦合作用下深井煤样中吸附气体运移实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

9 秦本东;煤层顶板石灰岩和砂岩高温膨胀特性及力学特性的试验研究[D];长安大学;2010年

10 朱福巍;节理岩体细观损伤模型的理论研究与数值方法[D];北京交通大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年

2 李克建;济南燕翅山山体变形机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年

3 吴太广;数字图像相关方法及其应用研究[D];长沙理工大学;2010年

4 高卫宏;武山铜矿北矿带胶结充填采场力学性能及声发射监测研究[D];江西理工大学;2010年

5 苏利勋;无网格法数值模拟岩体单裂隙水力劈裂[D];昆明理工大学;2008年

6 王占亮;DMD在数字实时全息中的应用[D];昆明理工大学;2009年

7 吴永胜;岩石劈裂试验、单轴压缩和直接拉伸变形特性的实验研究[D];昆明理工大学;2009年

8 张檑;混凝土单向受载全过程的声发射试验研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

9 李墨潇;岩石单轴压缩破裂过程中声发射信号特征初探[D];武汉理工大学;2011年

10 梁亚磊;圆盘试件预制裂缝形状对其测试岩石断裂韧度值的影响性研究[D];河南理工大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马巍,吴紫汪,蒲毅彬,常小晓;冻土三轴蠕变过程中结构变化的CT动态监测[J];冰川冻土;1997年01期

2 陈槞;声发射技术在岩石力学研究中的应用[J];地球物理学报;1977年04期

3 杨挺青,左朝凤,安群力;含银纹的高聚物裂纹扩展[J];高分子材料科学与工程;2000年06期

4 朱维申,陈卫忠,申晋;雁形裂纹扩展的模型试验及断裂力学机制研究[J];固体力学学报;1998年04期

5 张桂甲，潘子昂，林兴旺，阎允杰;高分子材料拉伸形变取向对裂纹萌生及扩展的影响[J];机械工程材料;1996年03期

6 葛修润,任建喜,蒲毅彬,马巍,朱元林;岩石细观损伤扩展规律的CT实时试验[J];中国科学E辑:技术科学;2000年02期

7 张艳博;康志强;姜国虎;徐东强;;基于岩石损伤破坏和声发射理论的岩爆发生机理[J];金属矿山;2007年12期

8 杨卫;细观力学和细观损伤力学[J];力学进展;1992年01期

9 芮嘉白，金观昌，徐秉业;一种新的数字散斑相关方法及其应用[J];力学学报;1994年05期

10 许江 ,李贺 ,鲜学福 ,尹光志;对单轴应力状态下砂岩微观断裂发展全过程的实验研究[J];力学与实践;1986年04期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周小平;杨海清;董捷;;压应力状态下多裂纹扩展过程数值模拟[J];岩土工程学报;2010年02期

2 张敦福;李术才;牛海燕;李晓琴;;偶应力对裂纹扩展的影响及其尺度效应[J];岩石力学与工程学报;2009年12期

3 杨圣奇;;断续三裂隙砂岩强度破坏和裂纹扩展特征研究[J];岩土力学;2013年01期

4 钟波波;张永彬;李宏;;基于RFPA~(2D)的岩石裂纹扩展模式的研究[J];武汉理工大学学报;2014年02期

5 何勇;黄霞;;复杂应力状态下裂纹扩展长度研究[J];重庆第二师范学院学报;2014年03期

6 卿新林,宋锦良,冯德益,蒋淳;压剪应力场中组合裂纹扩展的动态光弹性研究[J];西北地震学报;1992年02期

7 杨圣奇;渠涛;韩立军;宗义江;牛双建;;注浆锚固裂隙砂岩破裂模式和裂纹扩展特征[J];工程力学;2010年12期

8 易先忠,肖芳淳;三维介质中复合型裂纹扩展的断裂准则[J];西南石油学院学报;1988年01期

9 施明明;张友良;谭飞;;修正应变能密度因子准则及岩石裂纹扩展研究[J];岩土力学;2013年05期

10 杨圣奇;黄彦华;刘相如;;断续双裂隙岩石抗拉强度与裂纹扩展颗粒流分析[J];中国矿业大学学报;2014年02期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 刘禹;李明秀;徐志强;黎立云;;温度条件下岩石纯Ⅲ型裂纹扩展实验研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

2 梁正召;唐春安;唐世斌;徐涛;朱万成;杨天鸿;;三维裂纹扩展的模拟试验[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年

3 李明秀;谢志明;陈志松;刘文斌;黎立云;;温度条件下岩石Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹扩展实验研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

4 栾茂田;田荣;杨庆;张大林;;有限覆盖无单元方法在岩质材料宏观裂纹扩展分析中的应用[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 林春金;裂纹扩展及合理布锚的试验研究[D];山东大学;2006年

2 尹成薇;岩体裂纹扩展机制的数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2012年

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本文编号：520338