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基于图像定量分析的砂岩破坏细观机理研究

作　者: 尹小涛
导　师: 党发宁；丁卫华
学　校: 西安理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: CT图像定量化兴趣域裂纹损伤变量演化方程本构方程
分类号: TU452
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 223次
引　用: 4次
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内容摘要

本文首先对岩土力学CT测试原理进行了概括介绍,并对当前岩土材料力学行为的CT研究进行了总结和分析,对研究中存在的不足和发展的趋势进行了探讨。文中引入数学形态学、集合论、测度论、矩阵论和计算机图像学的思想、原理和方法,提出了一套岩土CT实验资料几何信息（裂纹的长度、宽度、面积和形状因子）和物理信息（CT数信息）定量化分析测量和描述的方法及参数体系。用所定义的裂纹提取算法和判定准则在阈值ζ=20的条件下检出了裂纹二值图像,并以之为例进行了定量化描述,达到了对岩土CT图像资料定量化描述的目的,实现了对兴趣域（region of interest。简称ROI）的定义、量化描述及其演化过程的追踪。基于图像处理中分割描述的思想,对某砂岩CT资料进行了分区描述,经过对CT数最值演化的追踪,经验确定了分区阈值ζ₁=50,ζ₂=100。在此基础上对砂岩各断面在各应力阶段的CT图像进行了安全区、损伤进行区和破损区的检出,并对各区上附带CT数信息进行了提取和统计。在对所提取的时间和空间信息进行分析的基础上,利用CT数频数分布、等值线、分区描述和最值法对裂纹的启裂位置、启裂判据和细观机理进行了研究。基于上述研究和获取资料,根据定义的统计损伤变量,建立了一个基于CT数的损伤演化方程和本构方程。本文对基于图像测量的实验资料的处理和定量化描述进行了有益的探索,对所提取图像信息进行了充分分析和有效利用,进一步推动了岩土力学CT实验的发展,具有一定的理论意义和实用价值。

全文目录

1 绪论  8-17
  1．1 研究目的和意义  8-10
  1．2 岩土力学 CT研究现状与存在的问题  10-15
    1．2．1 岩土力学 CT研究现状  10-13
    1．2．2 当前岩土力学 CT研究中存在的问题  13-15
  1．3 本文研究内容和研究方法  15-17
2 某砂岩力学行为的 CT实验  17-26
  2．1 CT扫描原理  17-18
  2．2 实验条件  18-19
  2．3 实验结果  19-25
  2．4 本章小结  25-26
3 CT图像信息的定量化描述和测量  26-45
  3．1 数理基础及背景知识  26-35
    3．1．1 数学形态学基本原理  26-32
    3．1．2 损伤力学基础  32-35
  3．2 定量化描述及测量的参数体系  35-38
  3．3 在CT图像裂纹描述中的应用  38-44
  3．4 本章小结  44-45
4 分区描述理论及其应用  45-68
  4．1 分区描述理论的提出  45-51
  4．2 分区描述在某砂岩CT实验研究中的应用  51-66
  4．3 本章小结  66-68
5 岩石损伤演化细观机理分析  68-88
  5．1 ROI尺寸效应对统计分析的影响  68-70
  5．2 损伤演化细观机理分析  70-86
    5．2．1 CT数的频数分布  70-74
    5．2．2 CT数的空间等值线  74-80
    5．2．3 分区描述理论和损伤演化的关系  80-82
    5．2．4 CT数最值法  82-86
  5．3 本章小结  86-88
6 基于岩土 CT实验的损伤演化方程和分区破损统计模型  88-103
  6．1 损伤变量及损伤演化方程  88-99
    6．1．1 研究现状  88-90
    6．1．2 CT数与岩石体应变和损伤变量的关系  90-98
    6．1．3 本文提出的损伤演化方程  98-99
  6．2 分区破损统计模型  99-101
  6．3 本章小结  101-103
7 总结与展望  103-113
  7．1 总结  103-111
  7．2 展望  111-113
致谢  113-114
参考文献  114-119
附录  119

基于图像定量分析的砂岩破坏细观机理研究

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