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数字图像技术在岩石细观力学研究中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
岩石内部的细观组成和结构决定了其在外力作用下的应力-应变状态,进而控制了其宏观力学响应和破坏机制。数字图像处理技术作为一种材料细观尺度上的空间结构精确测量和数字表述手段,已广泛应用于土、岩石及混凝土的细观结构定量分析中。应用数字图像处理进行的岩石细观力学研究是对岩石力学研究方法的革新。现阶段主要研究内容包括：岩石裂隙隙宽的非接触测量,数字表述岩石结构的非均匀性,进行岩石细观力学行为分析,将提取的岩石数字特征值与相应的岩石物性结合以实现岩石流-固耦合研究,建立基于数字图像技术的岩石细观力学数值模拟方法。在研究相关文献的基础上,对数字图像技术在岩石细观力学定量研究中的成果进行客观评述,探讨各种方法的优缺点,分析展望数字图像技术在岩石细观研究领域中的应用前景。 相似文献
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在刚性材料试验压力机上对花岗岩、灰岩、红砂岩、砂岩、千枚岩及泥岩6种典型的岩石试样进行了单轴全过程加载试验,通过自主研制的数字化次声波探测系统对加载过程中的岩石破裂发射出的次声波信号进行了实时探测。为了研究岩石微破裂过程是否存在发射低频次声波现象及其频率分布等特性,通过小波阈值去噪、短时傅立叶变换（STFT）时-频分析和时域累计振铃计数的方法对数字次声波信号进行了处理与分析。研究结果表明：①岩石在破坏前加载过程中存在明显的发射次声波现象;②岩石破裂产生突出次声信号的频率主要分布在2.0～6.0 Hz之间;③在结构较完整的情况下,硬岩（如花岗岩、灰岩）在变形破裂过程中产生的次声信号数量要比软岩（如泥岩）多。与一般声波相比,因次声波具有不容易衰减,不易被水和空气吸收,波长很长可绕开大型障碍物等独特性质,结合其他方法对岩石破裂产生次声波现象的进一步研究可为岩石（体）稳定性监测提供重要的研究方法和技术手段。 相似文献
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湖北大冶铁山地区缝合线三维形态模拟及其成因分析 总被引：1，自引：0，他引：1
广泛发育于碳酸盐岩中的缝合线构造可以用来分析构造应力方位、计算岩层的有限应变和恢复原始地层厚度;同时,缝合线可以是石油、天然气和地下水的储积场所和运移通道。湖北大冶铁山地区发育有大量的缝合线构造。通过影像云纹法和GIS技术恢复了采自该地区的数枚缝合线标本的三维数字形态。利用该模型对缝合线的尺度、坡角、粗糙度、谷底点分布、二维剖面形态和压溶量等进行了定量分析,完善了缝合线的几何形态学研究并在此基础上对其成因进行了解释,认为铁山地区的缝合线主要由成岩压实作用和压溶作用形成,缝合线在从初始到各种复杂形态的发展过程中主要受两个因素控制：一是岩石的力学性质;二是由主压应力引起的局部应力集中而产生的溶解释放。
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物理相似模型试验是复杂、难采矿技术研究的有效手段,而岩石相似材料物理力学特性的研究是试验有效进行的前提。根据相似原理和岩石的力学特性,论证了岩石相似材料单轴抗压强度的力学代表性。统计并分析了影响岩石相似材料单轴抗压强度的一系列因素,基于量纲分析的方法构建了岩石相似材料单轴抗压强度与砂粒径、配比材料总量、充填材料（砂）用量、水用量、养护方式等重要因素间的无量纲计算模型,结合岩石相似材料配比试验得到了定量关系式。选取3组具有代表性的岩石相似材料配比试验对所建立的单轴抗压强度计算关系式进行验证,其计算结果与实验室实测结果相吻合,平均误差为4.20%,定量关系式在岩石相似材料参数的研究上具有一定的合理性。研究结果可以为相似材料物理力学参数的预测及岩土工程物理模型试验相似材料的高效选取提供参考。 相似文献
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《物探与化探》2018,(6)
研究储层岩石的等效电学参数有助于判断地下油气储藏分布和鉴别油水层,以数字化方法开展精确岩石模型的等效电学参数计算及评价工作对岩石物理理论、实验方法发展及电测井应用等都具有重要的意义。数字岩心技术作为一种新兴的岩心分析方法,已逐渐成为研究岩石等效电学参数的有效方法之一。笔者基于数字岩心及电磁仿真技术,系统性地开展了样本图像数据处理、三维岩石数值模型转化及其等效电学参数计算等工作,对砂岩、页岩等4种岩石样本进行计算和分析,这一套针对扫描岩心图像的数据处理、数值模型转换以及电磁参数计算方法可应用于高效、精确分析不同类型数字岩心的介电常数、电导率等电磁学特性,可为岩石物理、测井解释、储层评价等领域提供重要的参考依据。 相似文献
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《岩土力学》2017,(6):1805-1812
岩石材料的细观特性对宏观力学性能有着重要影响。为了分析岩石材料颗粒形态、孔隙和含水等细观特性对宏观冲击响应行为的影响规律,从岩石材料的细观特性入手,结合材料细观结构照片,经制图软件矢量化和轮廓处理,建立了能够反映材料细观分布特性的岩石材料有限元模型。基于AUTODYN有限元计算软件,对岩石材料冲击压缩细观行为进行数值模拟,获取材料颗粒形态、孔隙和含水等细观特性对材料宏观冲击压缩特性的影响规律。确定岩石材料冲击Hugoniot参数,应用于冲击开坑仿真中,并与已有的试验结果进行了对比。结果表明:数值仿真结果与已有试验数据吻合较好;孔隙率和含水率对岩石材料冲击波衰减规律有十分显著的影响;细观模拟确定的Hugoniot参数运用到岩石材料宏观动力学行为数值模拟中,可有效反映岩石材料中颗粒、孔隙和含水等细观特性对冲击开坑行为的影响规律。 相似文献
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《岩土力学》2020,(4)
为研究岩石材料抗拉强度与劈裂节理面形貌的加载速率效应,使用花岗岩、玄武岩和灰岩3种岩石试样进行不同加载速率下的巴西劈裂试验,研究了岩石材料抗拉强度的加载速率效应。基于三维扫描建立劈裂节理面数字地形,定性地研究了加载速率对劈裂节理面破坏形貌的影响。随后通过3种岩样劈裂节理面粗糙度指标的计算,定量地研究了粗糙度与加载速率和抗拉强度的关系。研究结果表明:岩石抗拉强度随加载速率的增加而增大,在双对数坐标系下,两者表现出较好的线性相关性,根据3种岩石材料劈裂节理面的表面形态,从粗糙度定性和定量结合评价的角度,对比得出加载速率和抗拉强度对试样劈裂节理面粗糙度具有显著影响,岩石的加载速率越大,抗拉强度越大,劈裂节理面粗糙度也随之越大。该研究结果为节理面形貌指标与力学参数的关系研究提供一定参考。 相似文献
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地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中对变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明：目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表测量法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻式应变片法及光纤类传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤类传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹性贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。 相似文献
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地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中对变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明：目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻应变片法及光纤传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。 相似文献
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提出了面内云纹法应变符号判断的两种新方法－零级法、同级法。零级法是根据零级云纹所处云纹图的特殊位置，如一角、一端来判断应变符号的方法；同级法是根据相同级数云纹间所夹云纹即为αｕ／αｘ，αｕ／αｙ（αｖ／αｘ，αｖ／αｙ）都为零的线来判断应变符号的一种方法。这两种方法分别在纯剪切和山字型构造应变分析中得到成功的应用。 相似文献
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基于扩展裂纹尖端附近应变场分析,采用冲击载荷作用的三点弯曲梁进行试验,开展了应变片法确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子的研究。明确了应变片与裂纹扩展方向之间朝向角为特定锐角和钝角条件下,动态裂纹尖端附近的归一化应变采用与裂纹扩展速度、应变片黏贴位置相关的二项式来表示,给出了二项式的相关系数确定过程和动态应力强度因子计算式。结果表明,二项式的理论计算的应变与时间关系变化曲线与试验实测相吻合;选取曲线最大值两侧3/4峰值处的时间差为特征时间?t时,理论计算结果与实测的应变与时间关系一致性较高;选用理论计算和试验实测的应变与时间关系变化曲线最大值,结合计算式,确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子,同时,与采用动焦散线法计算的结果进行对比,验证了应变片法确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子的可行性。研究过程为应变片法在岩石断裂力学特征量的测定提供了理论基础。 相似文献
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ASR法在井下矿山地应力测试中的应用前景分析 总被引：2，自引：2，他引：0
现今地应力状态是井下矿山建设、巷道稳定性分析和冲击地压（煤与瓦斯突出）预测等方面的重要基础数据。目前井下矿山地应力测试主要以空芯包体解除法为主,实践中发现空芯包体解除应力计安装过程中,易出现不能与孔壁完全黏贴的情况,导致测试成功率较低且劳动强度较大。文章介绍了一种基于定向岩芯卸荷后非（滞）弹性恢复变形测量的近原位地应力测试方法（简称ASR法）,并通过与水压致裂地应力测试结果对比,验证了ASR地应力测试方法的有效性。ASR法的可重复性结果表明,同一测点ASR地应力测量结果平均差系数最大为6.29%,验证了ASR地应力测量方法的可靠性。预期ASR法以其安全、高效且不受测量深度和测试环境限制等优点,在井下矿山地应力测试中具有广阔的应用前景。 相似文献
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土工膜应变计作为监测软土地基的一种加固材料——土工织物(土工膜)变形的新型测试手段,经过国家“七五”、“八五”科技攻关研究,解决了将该应变计应用于监测土工织物这类低弹模柔性材料大应变的一系列特殊技术难题;克服长标距特种大应变计的粘贴难点,探讨合理的粘贴方法,使其在土工膜上的粘贴达到最佳效果;寻求合适的低弹模应变胶,要求其固化后的力学特性与被测土工膜材料的力学特性相接近;采用特殊的率定方法对粘贴上特种应变计的土工膜材料进行率定,以求得特种应变计的灵敏系数k和土工膜材料特性A这两项重要参数;以及解决现场实测埋设中的安装、防护等难题。经过攻关研究,使得单薄、脆弱的特种大应变计能够成为可靠、耐用的新型测试手段,应用于三峡工程二期围堰监测防渗土工膜的变形,取得了满意的监测成果。 相似文献
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滑坡灾害是浅埋输油气管道的主要风险源之一,监测预警是管道滑坡风险控制的重要手段。管道滑坡灾害的监测预警需要滑坡体和管道的联合监测,注重管体轴向应变监测。为获得管道轴向应变的准确值,每截面至少需要布置3个应变计。推导了已知截面上3点、9点、12点钟位置应力时,管体监测截面上任意点应力的计算方法;探讨了基于材料强度破坏的管道预警阈值的确定方法。汶川地震期间,在兰成渝成品油管道羊木山滑坡获得了成功应用,为管道滑坡灾害监测预警的推广提供了借鉴。 相似文献
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提高气介式超声波水位计测量精度的探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
分析了影响气介式超声波水位计水位测量精度的各种因素,提出了消除这些影响因素的对策措施。其中,对超声波水位计测量回波因距离、反射角和发射面的变化带来的误差进行了分析,提出了一种利用数字采样技术对超声波测量回波前沿进行分析补偿来提高测量精度的方法。采用该技术的气介式超声波水位计在回波信号强弱变化时,数据重复性明显提高,使较短时间的采样就可获得较好测量精度,适合野外功耗要求小而采用间歇工作的方式。 相似文献