巖石是一種由多種礦物組成的天然非均質(zhì)材料,礦物細觀力學特性對巖石宏觀力學行為有重要影響。礦物力學性質(zhì)的不均勻性和巖石細觀結(jié)構(gòu)發(fā)育程度的不同,是巖石宏觀力學性質(zhì)表現(xiàn)出較大變異性的重要原因之一。巖石礦物顆粒和細觀結(jié)構(gòu)的不均勻性越大,巖石宏觀力學性質(zhì)的變異性就越大。本文選取花崗巖為研究對象,從宏觀和細觀兩個方面研究了花崗巖的力學特性,提供了一套從細觀層面研究巖石宏觀力學性質(zhì)變異性的研究方法。本論文的主要研究內(nèi)容和基本認識如下:(1)通過宏觀物理力學試驗,獲得了花崗巖試樣的一些物理性質(zhì)指標和力學性質(zhì)參數(shù),并統(tǒng)計了力學參數(shù)的變異情況。結(jié)果表明:被測花崗巖的抗拉強度和單軸抗壓強度的變異性較大,變異系數(shù)高達20%;對于三軸壓縮試驗,花崗巖內(nèi)部的裂紋隨著圍壓的增大而逐漸閉合,導致所測結(jié)果的變異性相對較小,變異系數(shù)在3%左右。(2)采用CT掃描實現(xiàn)了花崗巖組成礦物的定量測定和細觀結(jié)構(gòu)分析。本文采用閾值分割方法,綜合X射線衍射試驗結(jié)果確定合理的分割閾值,實現(xiàn)了花崗巖CT圖像的三值化分析。結(jié)果表明:不同礦物的CT圖像具有不同的灰度值,選擇合理的分割閾值,可以實現(xiàn)花崗巖主要礦物石英、長石、云母的識別和定量分析...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巖石納米壓痕試驗研究現(xiàn)狀
        1.2.2 巖石CT掃描技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 巖石宏細觀力學特性數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
    1.4 論文的創(chuàng)新點
2 花崗巖宏觀物理力學試驗
    2.1 巖石物理性質(zhì)試驗
        2.1.1 巖石天然含水率、吸水率及飽和吸水率試驗
        2.1.2 巖石塊體密度試驗
    2.2 巖石力學性質(zhì)試驗
        2.2.1 巖石壓縮變形試驗
        2.2.2 巖石抗拉強度試驗
        2.2.3 巖石單軸壓縮試驗
        2.2.4 巖石三軸壓縮試驗
    2.3 本章小結(jié)
3 花崗巖細觀物理力學試驗
    3.1 X射線衍射試驗
    3.2 CT掃描試驗
        3.2.1 CT掃描成像原理
        3.2.2 CT圖像與數(shù)字圖像
        3.2.3 CT圖像三值化分析
        3.2.4 CT圖像三維重構(gòu)
    3.3 納米壓痕試驗
        3.3.1 試驗原理
        3.3.2 試樣制備
        3.3.3 試驗程序
        3.3.4 試驗結(jié)果
        3.3.5 試驗存在的問題
    3.4 壓痕點SEM觀測
    3.5 本章小結(jié)
4 花崗巖礦物力學參數(shù)的反演分析
    4.1 納米壓痕試驗數(shù)值模擬
        4.1.1 數(shù)值模型信息
        4.1.2 參數(shù)均勻設計
        4.1.3 數(shù)值模擬結(jié)果
    4.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡與優(yōu)化算法
        4.2.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡
        4.2.2 優(yōu)化算法
    4.3 反演結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
5 基于數(shù)值模擬的花崗巖宏細觀力學特性研究
    5.1 數(shù)值計算模型
    5.2 參數(shù)的校準與標定
        5.2.1 晶粒尺寸
        5.2.2 接觸面剛度
        5.2.3 接觸面抗拉強度
        5.2.4 接觸面粘聚力和內(nèi)摩擦角
        5.2.5 晶粒粘聚力和內(nèi)摩擦角
        5.2.6 晶粒體積模量和剪切模量
        5.2.7 其他參數(shù)
        5.2.8 參數(shù)標定結(jié)果
    5.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
        5.3.1 三軸壓縮試驗的峰值強度
        5.3.2 三軸壓縮試樣的破壞形態(tài)
        5.3.3 晶粒占比對模擬結(jié)果的影響
        5.3.4 巴西劈裂試驗數(shù)值模擬結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻
作者簡介



本文編號：3815079