煤体轴向加卸载裂隙分布CT实验研究

发布时间：2017-09-12 02:42

  本文关键词：煤体轴向加卸载裂隙分布CT实验研究

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【摘要】：我国很大一部分的富煤盆地基本上都经历了多周期多次的地质构造叠加改造作用,构造应力促进了煤的裂隙及孔隙的不断发展变化。在构造煤岩体发育的区域中常常伴随着煤与瓦斯突出事故的发生,煤岩体孔隙结构不同与事故的发生密切相关。为了进一步揭示煤体加卸载过程裂隙演化规律,本文通过实验与理论相结合的方法,利用工业CT对煤受到单轴加卸载作用的裂隙演化规律进行实验研究。研究了在不同单轴压力下,煤裂隙的发育情况;应用Matlab图像处理工具对实验得到的CT图像进行了处理,其中包括对图像的灰度直方图进行均衡化处理、边缘检测、图像二值化处理、图像灰度阙值法处理等。通过对图像的处理得出裂隙图像的二值图像数据白色部分会随着煤样承受的单轴压力的增加而增加(裂纹发育越复杂),图像密度明显增加。经过处理使得愿图像的特征明显,并在此基础上计算分析了煤样的裂隙分形特征发现试样受到的单轴压力越大,裂隙图片的分形维数越接近于2也就是说裂纹发育越复杂。基于Abaqus的有限元对煤样图片数据三维模型进行了分析,模拟了不同单轴压力下,煤体裂隙的细观变化,发现了裂纹随着轴向压力的增加发育越复杂,并且当压力增大到一定程度后在试样表面开始出现了纵向大裂纹并与原有裂纹形成交叉裂纹的分布。研究结果对我国的煤层瓦斯抽采工作和安全管理起到一定的积极作用。
【关键词】：煤体 CT扫描 图像处理 分形特征 有限元分析
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD82;TD31
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• abstract6-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 研究背景及意义13-15
• 1.2 国内外研究现状综述15-18
• 1.3 主要研究内容及技术路线18-21
• 2 煤体不同受载条件下两类CT实验研究21-35
• 2.1 医用CT简介与基本原理21-23
• 2.2 工业CT的基本原理及应用23-24
• 2.3 实验设计与实施24-30
• 2.4 CT图像的获取30-33
• 2.5 本章小结33-35
• 3 煤样裂隙断面CT图像的处理35-53
• 3.1 CT图像的灰度处理技术35-41
• 3.2 CT图像的边缘检测41-45
• 3.3 二值图像处理45-49
• 3.4 煤样裂隙的三维重构49-51
• 3.5 本章小结51-53
• 4 煤岩CT图像细观孔隙分形维数计算53-61
• 4.1 分形几何学理论53-57
• 4.2 分维计算57-58
• 4.3 裂隙分维计算结果分析58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 5 基于Abaqus的煤体裂隙分析61-79
• 5.1 裂隙扩展理论61-66
• 5.2 有限元法的基本原理66-70
• 5.3 XFEM方法实现裂纹的扩展70-75
• 5.4 有限元模拟结果分析75-77
• 5.5 本章小结77-79
• 6 结论79-81
• 参考文献81-85
• 作者简历85-87
• 学位论文数据集87

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本文编号：834638