本文關鍵詞：深部巖石蠕變演化特征的分形幾何學分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學技術的飛速發(fā)展,全球經(jīng)濟一體化的局面逐漸形成,各個國家的經(jīng)濟有了突飛猛進的增長,為了滿足人們對生產(chǎn)資源和各種能源的充分利用,人們在不停地開發(fā)空間上部高層;于此同時地下空間的開發(fā)與挖掘也漸漸地向深部推進。巖石蠕變特征是指在恒定應力持續(xù)作用下,隨著時間的不斷增長,巖體變形持續(xù)增加的過程。由于巖石極其復雜的天然屬性,當前傳統(tǒng)的描述方法存在一定程度的局限性。因此,將分形幾何學應用于巖石力學研究,對于解決工程實踐問題時具有重要的應用價值,并且對巖石力學理論的發(fā)展具有非常重要地意義。本文應用山東農(nóng)業(yè)大學力學試驗室引進的長春科新試驗儀器有限公司生產(chǎn)的SAW-2000微機控制電液伺服巖石試驗機,對孔莊煤礦的泥質(zhì)砂巖試件進行蠕變試驗,從而得到了蠕變試驗曲線,巖石試件斷口及其宏觀圖像。利用XPV-900E型透反射式偏光顯微鏡對泥質(zhì)砂巖進行觀察,得到試件斷口的信息。借用ImageJ軟件將通過偏光顯微鏡獲取的宏觀圖片以及細觀圖片處理為灰度圖。使用工具欄Analyze中Fractal box count工具進行處理,采用ImageJ軟件下的盒子計數(shù)法計算斷口分維值。通過本文分析,結(jié)合蠕變試驗數(shù)據(jù)的結(jié)果,應用Matlab軟件對蠕變試驗曲線進行了較好的模型擬合,得出蠕變特性規(guī)律,確定了蠕變方程。隨著應力級別的不斷增大,蠕變函數(shù)擬合參數(shù)E0不斷增大,說明對于泥質(zhì)砂巖,隨著應力的增大,砂巖的應變也相應增加,σ0與蠕變參數(shù)E擬合后的相關性系數(shù)略低于σ0與蠕變參數(shù)E0擬合后的相關性系數(shù),蠕變函數(shù)擬合參數(shù)可以看出隨著應力的不斷增大,擬合參數(shù)E增大,當應力增加到20MPa時,擬合參數(shù)E基本保持穩(wěn)定,E不再隨著應力的改變而變化。σ0與蠕變參數(shù)?擬合后的相關性系數(shù)較高,應力σ0與蠕變參數(shù)?存在較明顯的線性關系,各試件蠕變曲線中的極限應力對應的蠕變曲線出現(xiàn)了蠕變速率急劇增加的上翹階段,蠕變擬合參數(shù)能v能夠很好的反映蠕變曲線上翹的幅度,蠕變曲線上翹幅度越大,參數(shù)v越小,曲線稍微上翹,破壞便立即發(fā)生。通過試驗獲取了巖石試件的宏觀及細觀的圖片信息,應用ImageJ軟件計算得出分形維數(shù),研究發(fā)現(xiàn)巖石試件宏觀圖像分維值與泥質(zhì)砂巖試件的極限強度不存在明顯的線性關系,但是隨著巖石極限強度逐漸增加,巖石斷口也分維值不斷增加。同時也表明巖石試件在豎向荷載作用下,隨著強度的增大,試件蠕變過程也越復雜。在細觀尺度下,泥質(zhì)砂巖各放大倍數(shù)的分維值都很接近,大致都在1到2之間,表明宏細觀尺度下,不同的放大倍數(shù),巖石斷口是統(tǒng)計自相似的。泥質(zhì)砂巖巖樣極限強度地大小與四個放大倍數(shù)的分維值的大小不存在明顯的線性關系,但是隨著巖樣極限強度增大分維數(shù)是不斷增大的,破壞后的構造面也越來越復雜,這與本文的得到的泥質(zhì)砂巖破壞時宏觀圖片極限強度的大小與巖石試件斷口分維值大小之間的關系是基本一致的。
【關鍵詞】：深部巖石 蠕變 分形幾何學 ImageJ 分形規(guī)律
【學位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU45
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 前言10-20
• 1.1 課題研究的目的及意義10-12
• 1.1.1 課題研究的目的10-11
• 1.1.2 課題研究的意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 巖石蠕變特性的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 分形幾何學的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 研究的內(nèi)容及其方法16-17
• 1.3.1 研究的內(nèi)容16
• 1.3.2 研究的方法16-17
• 1.4 可行性分析17-18
• 1.5 技術路線18
• 1.6 預期結(jié)果18-20
• 2 分形幾何的數(shù)學基礎及分維數(shù)計算方法的選擇20-31
• 2.1 分形幾何簡述20-21
• 2.1.1 分形的定義20-21
• 2.1.2 分形幾何的特點21
• 2.1.3 分形的性質(zhì)21
• 2.2 分形圖形21-25
• 2.3 規(guī)則分形維數(shù)與計算25-26
• 2.4 不規(guī)則分形維數(shù)與計算26-28
• 2.4.1 豪斯多夫維數(shù)27
• 2.4.2 容量維27-28
• 2.5 盒子計數(shù)法28-31
• 3 深部巖石蠕變試驗及特征分析31-60
• 3.1 蠕變試驗方案設計31-35
• 3.1.1 蠕變實驗的目的31
• 3.1.2 試驗設備31-32
• 3.1.3 試樣采集與制作32-34
• 3.1.4 蠕變試驗步驟34-35
• 3.2 蠕變試驗結(jié)果35-39
• 3.2.1 蠕變試驗破壞后的試件35-36
• 3.2.2 蠕變試驗曲線36-39
• 3.3 蠕變特性分析39-59
• 3.3.1 巖石蠕變本構模型研究現(xiàn)狀39-41
• 3.3.2 修正的kelvin模型41-44
• 3.3.3 非線性黏塑性體44-45
• 3.3.4 改進的蠕變模型45-47
• 3.3.5 蠕變數(shù)據(jù)的處理47-55
• 3.3.6 蠕變特征分析55-59
• 3.4 結(jié)論59-60
• 4 巖石蠕變演化特征的分形幾何學研究60-76
• 4.1 本章用到的分維數(shù)計算法則60-61
• 4.2 巖石蠕變演化特征宏觀尺度下的分形幾何學研究61-65
• 4.2.1 分維數(shù)計算62-65
• 4.2.2 巖石蠕變演化特征宏觀尺度下的分形規(guī)律65
• 4.3 巖石蠕變演化特征細觀尺度下的分形幾何規(guī)律65-75
• 4.3.1 分維數(shù)計算67-74
• 4.3.2 巖石蠕變演化特征細觀尺度下的分形規(guī)律74-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 5 主要研究結(jié)論76-77
• 參考文獻77-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況83

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  本文關鍵詞：深部巖石蠕變演化特征的分形幾何學分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：445364