斷裂能是描述脆性材料斷裂行為的一個(gè)重要參量。巖石在細(xì)觀尺度上由相互膠結(jié)的礦物顆粒組成。這種細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)巖石宏觀斷裂能具有非常重要的影響。巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀斷裂能的影響來(lái)自?xún)煞矫?一是細(xì)觀結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能,二是細(xì)觀結(jié)構(gòu)的幾何特征。為了揭示巖石宏觀斷裂能的細(xì)觀機(jī)理,本文通過(guò)試驗(yàn)對(duì)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)的幾何特征與宏觀斷裂能之間相關(guān)性進(jìn)行研究。首先通過(guò)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)定大理巖的斷裂能,在試驗(yàn)后的三點(diǎn)彎曲試件斷口處取巖石切片,進(jìn)行電鏡(SEM)掃描得到巖石真實(shí)的細(xì)觀結(jié)構(gòu)圖像。然后利用圖像處理技術(shù)對(duì)SEM圖像進(jìn)行處理以獲取巖石細(xì)觀顆粒的界面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和細(xì)觀顆粒的粒度分布等細(xì)觀結(jié)構(gòu)信息。通過(guò)分形幾何理論來(lái)描述和研究這種細(xì)觀結(jié)構(gòu)幾何特征。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)細(xì)觀顆粒界面網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與細(xì)觀顆粒粒度的分布均具有較強(qiáng)的分形特征。將二者的分形維數(shù)與試件的宏觀斷裂能對(duì)比,發(fā)現(xiàn)它們之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。界面網(wǎng)絡(luò)分形維數(shù)與宏觀斷裂能之間具有很強(qiáng)的二次相關(guān)性;而細(xì)觀顆粒粒度分布維數(shù)與宏觀斷裂能之間存在著較強(qiáng)的線性關(guān)系。宏觀斷裂能在一定程度上隨著兩種分形維數(shù)的增大而增大,通過(guò)分形維數(shù)可以定量地描述巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)巖石宏觀斷裂能的影響。該研究結(jié)果揭示了宏觀斷裂能與巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)幾何特征的相關(guān)性,加深了對(duì)宏觀斷裂能細(xì)觀機(jī)理的理解。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：TU45
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題提出的背景和意義
    1.2 圖像處理技術(shù)與巖石細(xì)觀力學(xué)研究現(xiàn)狀
    1.3 分形幾何在巖土工程的應(yīng)用
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 大理巖三點(diǎn)彎曲梁試驗(yàn)
    2.1 引言
    2.2 斷裂能測(cè)定原理
    2.3 試樣備制和試驗(yàn)過(guò)程
    2.4 數(shù)據(jù)去噪
    2.5 最小二乘法數(shù)據(jù)擬合
    2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    2.7 本章小結(jié)
第三章 巖石電鏡掃描試驗(yàn)與圖像處理
    3.1 引言
    3.2 試樣制取與掃描
    3.3 數(shù)字圖像處理技術(shù)
    3.4 大理巖SEM圖像處理過(guò)程
    3.5 本章小結(jié)
第四章 細(xì)觀顆粒界面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)幾何特征與宏觀斷裂能相關(guān)性
    4.1 引言
    4.2 分形理論簡(jiǎn)介
    4.3 分形維數(shù)的概念
    4.4 大理巖晶界網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的分形特征
    4.5 晶界盒維數(shù)與斷裂能的關(guān)系
    4.6 本章小結(jié)
第五章 細(xì)觀顆粒粒度分布特征與宏觀斷裂能相關(guān)性
    5.1 引言
    5.2 破碎巖石塊度分布分形特征
    5.3 巖石細(xì)觀顆粒分布特征
    5.4 巖石細(xì)觀顆粒粒度分布特征與斷裂能相關(guān)性
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論和展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間科研成果

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本文編號(hào)：2885052