岩体裂隙结构量化及其三维形态表征研究
本文选题:裂隙 + 安全系数 ; 参考:《合肥工业大学》2017年硕士论文
【摘要】:针对宏观大尺度岩体内部损伤区域难以观测和量化等问题,论文根据Mohr-Coulomb破坏准则提出了岩体数值模型宏细观破损区域的量化方法,运用数值模拟手段对简单岩质边坡受力破损进行了模拟分析,依据位图的成图原理和Matlab处理图像的原理对模型损伤区域进行了辨识和提取,最终实现了损伤区域的三维重构。论文研究成果如下:(1)建立了均质和非均质边坡模型,非均质模型强度参数按照Weibull分布进行随机赋值;根据统计数据可知,形状参数m越大,材料参数在模型中的分布越均匀;非均质模型破坏分布情况具有一定的离散性。(2)根据Mohr-Coulomb破坏准则,通过理论推导,提出了岩体模型宏细观裂隙的量化方法,即安全系数法。当安全系数大于1时,模型单元体处于安全状态;当安全系数等于1时,模型单元体处于临界状态;当安全系数小于1时,模型单元体处于破坏状态。(3)根据位图的成图原理和Matlab图形处理原理,提出了通过辨识和提取图形颜色阈值的方法实现模型破损特征的辨识与提取,为三维重构模型破损空间形态提供了理论基础。(4)依托Matlab的强大数据处理功能,通过逐幅辨识和提取安全系数云图中破损区域像素点的颜色特征,并按照高程顺序依次重组堆叠,实现了岩体模型破损形态的三维重构。岩体模型破损形态的三维重构不仅能够使读者享有更加直观的视觉感受,而且对宏观工程的加固设计等具有重要的指导作用。三维重构技术既可以服务于工程,也可以服务于其他行业,具有广阔的应用前景。
[Abstract]:In order to solve the problem that it is difficult to observe and quantify the internal damage area of macroscopical large scale rock mass, according to the Mohr-Coulomb failure criterion, this paper puts forward a quantitative method of macroscopic and meso damage region of rock mass numerical model.Numerical simulation method is used to simulate and analyze the damage of simple rock slope. The damage area of the model is identified and extracted according to the principle of bitmap mapping and Matlab image processing. Finally, the 3D reconstruction of damage area is realized.The research results are as follows: (1) the homogeneous and heterogeneous slope models are established. The strength parameters of the heterogeneous model are randomly assigned according to the Weibull distribution, and according to the statistical data, the larger the shape parameter m, the more uniform the distribution of material parameters in the model.According to the Mohr-Coulomb failure criterion and theoretical derivation, a quantitative method of macro and mesoscopic fractures in rock mass model, I. e., the safety factor method, is put forward.When the safety factor is greater than 1, the model unit is in a safe state; when the safety factor is equal to 1, the model unit is in a critical state; when the safety factor is less than 1, the model unit is in a critical state.According to the mapping principle of bitmap and the principle of Matlab graph processing, the method of identifying and extracting the color threshold of the model is put forward to identify and extract the damage feature of the model.Based on the powerful data processing function of Matlab, the color features of the damaged region pixels in the safety factor cloud map are identified and extracted, and the stacking is rearranged in order of elevation.The three-dimensional reconstruction of the damaged rock mass model is realized.The 3D reconstruction of the damaged rock model can not only make the readers have a more intuitive visual feeling, but also play an important role in guiding the reinforcement design of macro engineering.3D reconstruction technology can be used in engineering as well as other industries, so it has a broad application prospect.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU45
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,本文编号:1749281
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