岩石材料强度和内部缺陷分布的分形性质

岩石材料强度和内部缺陷分布的分形性质

一、岩石材料强度与材料内部缺陷分布分形性质(论文文献综述)

洪鹏[1](2021)在《砂岩力学性能及破坏特征荷载速率依存试验研究》文中认为岩体开挖、爆破振动、构造应力、温度或水位变化等诱发的荷载速率变化对岩石的强度、变形和损伤破坏等产生的影响不容忽视,研究荷载速率对岩石力学性能和损伤破坏特征的影响对安全施工及岩石工程灾害预测具有重要的实际意义。论文以砂岩作为研究对象,开展了常规单轴加载和循环加载声发射检测试验,分析了不同加载速率对岩石的全应力应变曲线、力学参数、能量演化、特征应力变化规律、宏观破坏形态等力学特征的影响;对不同加载速率下岩石碎块进行筛分并结合分形理论,从碎块尺寸分布和碎块质量分布的角度进行了研究,得出了砂岩破坏特征荷载速率依存关系;试验过程中使用声发射技术进行检测,分析了加载速率对声发射参数的影响;运用G-R关系式研究不同加载速率下声发射b值特征;提出了一种声发射空间分形维数定量描述岩石损伤状态的方法。取得的研究成果如下:常规单轴加载作用下砂石的强度、峰值应力对应的轴向应变、模量等与荷载速率表现出明显的依存关系,都随荷载速度的增加而增加;荷载速率越大,除闭合应力,其他特征应力越早出现,弹性能与总能量曲线愈加接近,而耗散能曲线越与应变轴愈加接近;全过程中Ud/Ue先减小后增大,最小值出现在弹性阶段末期。循环加载作用下砂岩的“记忆性”随应力水平增大而降低,随荷载速率增大而提高;残余应变与荷载速率呈负相关,且受荷载速率、应力大小和循环次数共同影响;不同卸载应力下,加载速率越大输入能越低,加载至破坏时,加载速率越大输入能越高;随着应力增加弹性变形能占输入能的比值是先增加后降低,塑性变形能与输入能的比值先降低后增加,塑性变形能占输入能的比值最大值出现在初始加载阶段。岩样破碎程度与加载速率具有依存关系,加载速率越大块度特征值越小,岩样越破碎;块度分布与加载速率具有分形特征,分形维数随荷载速率的而增加,与荷载速率对数呈良好的线性关系;破碎程度越低分形维数越小,分形维数Db与块度特征值dm负相关,加载速率对块度分形维数的影响要大于对块度特征值的影响。声发射振铃主要集中在压密阶段和损伤破坏阶段,随加载速率增大弹性阶段幅值明显增强,增加荷载速率会弱化幅值阶段性现象;单轴加载弹性阶段b值处于较高水平,损伤破坏阶段b值会有较大程度降低,b值与荷载速率对数成负线性相关,采用累积频度计算b值结果比微分频度更加准确;循环加载下b值在2到4之间,荷载速率越小,b值跳跃性越明显,随着荷载速率增加b值跳跃性发生时间越晚甚至消失;b值短暂突降,可视为岩石裂纹发生大尺度变化,b值持续下跌可视为岩石破坏前的预兆;声发射事件沿空间分布具有分形特征,维数在区间[2,3]内变化,维数与荷载速率负相关,荷载速率增大对岩样声发射事件数的空间分布是一个降维数过程,维数越大,损伤空间分布越均匀,维数越小,损伤空间分布越集中。

杨道学[2](2021)在《基于深度学习的岩石微破裂演化声发射行为特征》文中研究指明我国已建与拟建的岩石工程项目数量之多,规模之大,为世界瞩目,在各类岩石工程施工建设过程中岩石的失稳破坏导致各类工程地质灾害问题愈演愈烈,成为制约岩石工程安全、进度及经济成本的重要因素之一,其中声发射(AE)无损检测技术在各类岩石工程及地质灾害监测预警中应用十分广泛。针对目前基于AE行为的岩石微破裂演化机制研究方面存在的不足,本文综合运用室内试验、理论分析及数值模拟等研究手段,对水力耦合作用下岩石变形破坏过程中微破裂演化机制及AE行为进行研究。主要研究内容及结论如下:(1)在岩石AE滤波及定位方面:针对AE信号的低信噪比、随机性强、非平稳性等特点,提出了一种基于EEMD-SCBSS的AE信号滤波算法;为了消除弹性波在岩石内部传播过程中速度对AE定位精度的影响,提出了一种基于到时时差PSO的未知波速AE定位算法;并基于MATLAB计算平台开发了一套“AE震源矩张量参数反演及震源破裂机制分析软件”,实现了对岩石微破裂过程中AE信号的滤波、未知波速AE定位及AE震源微破裂机制分析。(2)在AE震源产生机制的识别方面:由于AE信号在水中传播过程中衰减速率更快,造成数个AE接收传感器同时采集到同一个AE事件变得较为困难,进而导致矩张量反演理论在研究饱和状态下红砂岩试件变形破坏过程中微破裂演化机制方面存在着一定的局限性;针对矩张量反演理论在识别饱和状态下红砂岩微破裂演化过程中AE震源产生机制存在的问题,提出了一种二维深度残差卷积神经网络识别AE震源产生机制的新方法,通过将一维AE信号转换为二维数字图像,利用深度残差卷积神经网络模型对二维数字图像中高级及抽象的AE震源特征进行提取,并成功地解决了饱和状态下红砂岩微破裂演化过程中AE震源产生机制的识别难题。(3)在不同断裂模式下岩石微破裂演化机制的研究方面:通过Mode Ⅰ与Ⅱ断裂试验测得了不同断裂模式条件下岩石微破裂过程中力学参数与AE行为特征,对不同断裂模式下的AE行为、载荷应力、断裂韧性、非断裂区域损伤量与含水率之间的关系进行了系统性地研究,构建了不同断裂模式下非断裂损伤区域损伤量与含水率之间的数学模型;从CCNBD试件在Mode Ⅰ与Ⅱ断裂过程中主要破坏模式的角度出发,对不同断裂模式下AE信号变化特征进行了分析;基于广义最大周向应力准则推导了Mode Ⅱ断裂模式下CCNBD试件的临界断裂半径、初始起裂角度与含水率之间关系;通过SEM成像结果与AE震源空间分布信息证实了本文提出的非均胶结模型可行性,并利用非均胶结模型对Mode Ⅰ断裂过程中微裂纹扩展机制及断裂过程区进行了研究,揭示了非均质砂岩在Mode Ⅰ断裂过程中微破裂演化机制。(4)在岩石微破裂时间效应的AE行为演化方面:基于统计力学与损伤力学理论建立了岩石微破裂时间效应的含阻尼因子蠕变AE模型,该蠕变模型揭示了减速蠕变及等速蠕变阶AE行为与加速蠕变阶段AE行为的内在联系;利用奇异值分解法对累计AE事件数进行分析,实现了对加速蠕变阶段的定量识别;减速蠕变和等速蠕变阶段的AE波形为突变型,而加速蠕变阶段AE信号波形为突变型和连续型共存的形式,进而从AE波形特性的角度实现了对加速蠕变阶段的定量识别;最终利用弹性波动力学理论对AE波形特征与红砂岩微破裂时间效应之间的关系进行了研究,揭示了红砂岩微破裂时间效应的声发射行为演化特征。(5)针对水对岩石微破裂演化机制的影响:通过数值模拟、AE技术、SEM成像、分形理论与ResNet50模型相结合的研究方法,揭示了不同含水率条件下红砂岩微破裂演化机制。研究结果表明:随着含水量的增加,岩石试件的破坏模式由以张拉型破裂为主导向以剪切型破裂为主导转变,表面的宏观裂纹数目也在逐渐地减少;张拉裂纹更容易聚集形成宏观裂纹,而剪切裂纹分布相对较为分散。并通过对数值模拟结果、SEM成像结果与ResNet50模型识别结果进行对比分析,证实了ResNet50模型可以对不同含水率条件下岩石微破裂过程中AE震源产生机制进行监测解译。

慕娜娜[3](2021)在《冻融岩石CT图像处理及细观特性分析》文中认为“一带一路”战略的深入实施,为我国高寒地区的发展提供了新的契机。随着寒区岩土工程规模的不断增加,冻融循环导致的岩石损伤、承载力下降引发的冻融灾害问题不断涌现,而冻融灾害是影响寒区岩土工程稳定性的关键问题之一。因此,本文以实际寒区岩土工程为背景,以试验为基础,采用图像处理技术和统计分形理论相结合的方法,获取能够准确表征冻融岩石内部结构特征的细观参量,在连续损伤力学的框架内将细观特征引入宏观力学模型,系统地刻画了岩石随冻融循环作用的损伤演化行为,并在此基础上,利用有限元分析软件ABAQUS进行多物理场数值分析。将实地采样获取的新鲜红砂岩加工成标准试样。试样分为冻融组和CT组,以±20℃为温度循环区间,先对岩石进行冻融循环试验,其次将经历不同冻融循环次数后的岩石进行CT扫描及力学特性试验,获取表征冻融岩石细观结构的CT图像。利用图像处理技术对获得的CT图像进行图像去噪、增强、二值化处理以及三维重构,获取清晰表征岩石真实细观结构的二维图像以及三维数字化模型。采用分形理论和统计理论,统计计算了冻融岩石的灰度值、孔隙率及分形维数,分析不同冻融次数下岩石的细观损伤演化规律,并建立了用细观结构变化表示的岩石冻融损伤变量。将前文建立的冻融岩石损伤变量引入能够反映岩石宏观变形破坏行为的本构关系,考虑残余阶段的变形特征,建立冻融荷载耦合作用下反映岩石变形全过程的岩石损伤本构模型,并与试验进行对比,验证了模型合理性。通过数值分析软件,对红砂岩的冻融循环以及单轴压缩过程进行模拟,研究不同冻融循环作用下温度的热传递效应以及荷载作用下岩石的应力应变曲线及强度分布规律,并与试验进行对比验证。

吴剑锋[4](2021)在《基于非线性理论的混凝土压缩力学行为研究》文中研究指明混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料、水等组成的多相、多组分、多缺陷的复合材料,非线性是其受力行为的基本特征之一。如何科学地反映混凝土受力过程的行为特征与本质,并应用这一关于本质的认识去有效地设计与控制混凝土受力行为,仍然是凸现在科研工作者与工程师面前的巨大挑战。本文基于分形、混沌、幂律等非线性理论对混凝土压缩破坏力学行为进行研究,分析混凝土静压破坏力学行为分形特征,揭示混凝土压缩损伤演化混沌规律,评价混凝土压缩短时蠕变破坏幂律行为,可为控制和调配混凝土的组成、丰富混凝土力学行为研究及混凝土结构的安全评价和非线性理论在混凝土领域的应用提供依据和参考。基于分形理论,表征混凝土静压破坏碎块分布分形维数计算模型,在试验数据支持下,评价混凝土试样静压损伤发展过程和破坏形态,分析混凝土静压应力-应变曲线特征,构建混凝土静压应力-应变本构方程,研究混凝土静压破坏力学行为分形特征,给出混凝土静压破坏碎块分布分形维数取值范围,探讨混凝土粗骨料粒径、试样形状、静压峰值应力、静压峰值应变、单位体积吸收能、脆性指标等与静压破坏碎块分布分形维数的关联。研究结果可为混凝土的制备和静压力学行为分析提供依据和参考。基于混沌理论,依据损伤演化方程假定,推导混凝土广义损伤变量公式,构建广义损伤变量演化的混沌模型,建立混凝土损伤演化拟合方程和损伤本构拟合方程,分析广义损伤变量演化的混沌特征,计算临界分岔及临界混沌最大广义损伤变量,探讨混凝土粗骨料粒径、配合比、压缩峰值应力、压缩峰值应变、单位体积吸收能、最大损伤程度k等与临界分岔最大广义损伤变量的关联。研究结果可为混凝土压缩损伤破坏机理研究提供参考。基于幂律定律,研究混凝土压缩短时蠕变破坏行为;分析混凝土压缩短时蠕变变形、应变率及应变加速度的演化特征;评价混凝土压缩短时蠕变破坏形态;建立混凝土非线性黏弹塑性六元件蠕变理论模型,根据混凝土压缩短时蠕变试验数据对混凝土非线性黏弹塑性六元件蠕变理论模型进行拟合;依据准脆性材料蠕变全过程幂律定律模型和蠕变加速阶段幂律定律模型,研究混凝土压缩短时蠕变破坏全过程幂律行为和蠕变加速阶段幂律特征;确定幂指数α、β取值范围;探讨幂指数α、β与混凝土试样形状、配合比、粗骨料粒径、压缩峰值应力、脆性指标、蠕变破坏强度、单位体积吸收能的关联。研究结果可为丰富混凝土压缩蠕变性能的研究提供依据和参考。

宋泽宇[5](2021)在《季冻区东南岔隧道花岗岩冻融损伤特性研究》文中研究说明季冻区的面积占我国国土面积超过一半,随着我国基础建设的逐渐推进,季冻区的隧道工程项目也不断立项动工投入运营。隧道工程的建设使得山体内部的围岩与外部大气接触,围岩与衬砌经受冻融循环作用,导致围岩与衬砌内部的损伤。一些发达国家建设的隧道工程已经因为冻害而无法正常使用,我国也有类似情况的发生。所以,对季冻区隧道围岩的冻融损伤的机理与演化规律进行研究对隧道工程建设的设计,维护等诸多方面有着十分重要的意义。本文依托季冻区东南岔隧道工程,根据断裂疲劳理论、流体力学、细观损伤力学理论与分形理论进行东南岔隧道的围岩——花岗岩的物理以及力学试验结合数字图像处理方法,进行了以下的研究工作。(1)对采自季冻区东南岔隧道的花岗岩岩样进行冻融循环试验,并通过试验获得了不同冻融次数的岩样的物理参数,包括渗透率、孔隙度、纵波波速、导热系数等,并且对不同冻融次数的岩样进行单轴抗压试验获得其力学特征参数,得到了冻融循环作用下花岗岩的物理以及力学性质随冻融次数增加而发生劣化的规律;(2)利用matlab软件图像处理算法,对使用扫描电镜获得的不同冻融循环次数岩样薄片的放大观测照片进行降噪、锐化以及二值化处理,通过对比找到对扫描电镜图像进行图像处理最优方法,并且结合matlab区域生长算法和Image Pro Plus的计数处理功能,通过定量方法揭示了花岗岩在冻融循环作用下发生损伤的实质:其内部的裂隙结构的发育,进而根据固体力学理论分析得出冻融循环对花岗岩产生损伤作用的实质是疲劳损伤;(3)提出一种基于分形理论的岩石渗透参数计算模型,使用Image Pro Plus的计数处理功能处理经二值化的不同冻融循环次数岩样薄片的放大观测照片,获取孔隙结构参数并代入模型计算获得渗透率和渗透系数,并与室内渗透率测量试验结果对比;在此基础上分析了冻融岩石的渗流——损伤相互作用关系;(4)推导了冻融循环作用下岩石疲劳损伤模型,将室内试验获得的东南岔隧道冻融花岗岩的物理参数代入模型,获得该隧道花岗岩冻融疲劳损伤模型。

窦法楷[6](2020)在《页岩细观力学特性对水力压裂裂缝扩展规律的影响及定量评价研究》文中研究表明页岩气储层低孔、低渗的特性使得页岩气开采必须依靠储层改造增透措施来提高产能。水力压裂作为一种高效的储层改造方法,已经广泛应用于页岩气等非常规储层改造。页岩气储层内部层理、矿物分布的非均匀性、井口初始裂缝等影响因素显着增加了水力压裂裂缝扩展过程的复杂性和预测难度,使得水力压裂裂缝的扩展机理至今依然不够清晰,成为页岩气储层压裂机理研究及工程控制的关键科学问题。因此,研究层理力学性质、储层非均质性、初始裂缝形态对页岩在水力压裂作用下破坏和成缝过程的影响具有重要的科学和工程意义。本文采用室内试验、数值模拟与理论分析相结合的研究方法,从细观力学角度研究了层理强度参数、低脆性矿物颗粒质量分数、井口初始裂缝几何参数变化对细观裂缝类型、宏观裂缝形态以及不同加载条件下页岩破裂压力的影响,并引入分形维数概念定量评价了水力压裂裂缝网络的复杂程度。本文主要研究成果如下:(1)建立了层理页岩三点弯曲试验和常规压缩试验的细观力学模型,系统分析了层理强度参数对页岩在拉/压状态下的破坏强度、细观裂缝类型、裂缝网络复杂程度的影响。研究结果表明,当页岩破坏主要发生在层理时,页岩破坏强度与层理整体强度两者之间存在线性相关关系,并且这种相关性不因围压变化而改变。另外,层理剪-拉强度比对页岩宏观裂缝形态及细观裂缝类型的影响程度要高于层理整体强度。(2)建立了层理页岩的水力压裂数值模拟模型,并引入分形维数定量评价各类细观裂缝对页岩总裂缝网络复杂性的贡献程度。研究了层理强度参数变化对水力压裂裂缝与层理交互贯通模式的影响,总结归纳了层理整体强度及层理剪-拉强度比对水力压裂裂缝形态演化的影响规律。研究结果表明,当层理整体强度参数相对较高时,水力压裂裂缝形态简单并且主要沿着大主应力方向延伸;当层理剪-拉强度比相对较低时,水力压裂裂缝形态复杂并且呈放射状向四周扩展。降低层理整体强度更易提高层理裂缝的分形维数,而降低层理剪-拉强度比更易提高基质裂缝的分形维数。(3)将储层非均质性引入页岩水力压裂数值模拟模型,系统分析了低脆性矿物颗粒质量分数及弹性模量对页岩临界破裂压力、压裂液注入量、拉应力场分布以及裂缝渗透率的影响。研究结果表明,选择低脆性矿物质量分数较高且弹性模量较低的页岩气储层开展水力压裂,可以在相同压裂条件下获得较低的页岩临界破裂压力,并且裂缝渗透率较高,储层相对容易进行改造。该研究结果可以为今后通过页岩矿物组成及力学特性判断水力压裂难度和预测压裂效果提供指导意见。(4)提出人工干预水力压裂裂缝扩展路径的工程方法,数值模拟了裂缝扩展路径并多角度对比评价了储层改造效果。通过设计不同的井口初始裂缝形态,分析了井口初始裂缝长度、裂缝分支方向、裂缝对称性等对裂缝扩展路径、孔隙水压力分布及页岩临界破裂压力的影响,并对比研究了三种井口初始裂缝对裂缝渗透率、裂缝分形维数以及储层增产范围的影响差异。相同压裂条件下,X型井口初始裂缝生成的裂缝网络形态更加复杂而对称径向井口初始裂缝诱导产生的裂缝开度较大。上述研究成果揭示了页岩气储层压裂改造过程中的裂缝扩展规律。结合页岩气储层的层理和基质特征及注射井初始环境,该研究结果可以为压裂施工层位的选择,评价储层可压裂性及预测水力压裂裂缝扩展形态提供有效的参考和理论指导。该论文有图96幅,表24个,参考文献191篇。

裴峰[7](2020)在《纱岭金矿深部地层岩体力学性能与深竖井围岩稳定性分析及控制》文中研究指明随着浅部矿产资源的日益枯竭,我国逐渐进入深部开采阶段,片帮、岩爆、局部大变形等灾害较浅部在频度和强度方面显着增加,成为深部地下工程建设亟需解决的问题。深部地下工程灾害是由岩石本身力学性能、所处复杂地质环境和开挖扰动力学响应引起的。埋深的增加导致地应力升高,而高地应力导致的围岩片帮、剥落、岩爆以及大变形则是制约深竖井设计和施工的关键因素。深部地层岩石在高地应力作用下力学特性及工程响应较浅部岩石存在明显差异,导致地下工程灾害具有多发性和突发性。因此,开展高地应力作用下深竖井围岩稳定性研究具有重要意义。本文结合国家重点研发计划项目-深部金属矿建井与提升关键技术,从金属矿深竖井开挖围岩稳定性分析及控制这一科学问题出发,依托纱岭金矿在建深竖井为工程背景开展研究。基于深部地层地应力场分布特征、室内岩石力学试验、数值模拟和理论分析,系统研究了不同赋存深度岩石在动、静载荷作用下力学性能、能量演化与分配比例和失稳破坏过程及随深度变化规律,结合声发射监测技术进一步探讨了不同赋存深度岩石失稳破坏过程中声发射信号的频率、时序特征以及硬脆性岩石高地应力作用下致灾机理。最后,采用数值模拟方法模拟了纱岭金矿主井开挖应力场、变形场、能量场、塑性区和围岩损伤程度特征及其随深度变化规律,揭示了围岩失稳破坏机制,并提出相应失稳控制理论和技术措施。相关研究成果对深部建井围岩稳定性分析以及开挖支护提供了理论支撑。主要研究成果如下:(1)在纱岭金矿建井工程区地层完整性分析的基础上,针对主井、副井、回风井的3个深钻孔内进行水压致裂地应力测量,获得了纱岭金矿建井工程区560~1532 m范围内地应力场随深度变化规律。分析了最大水平主应力方向与山东渤海沿岸地区最大水平主应力方向的关系,从板块运动的角度解释了最大水平主应力方向形成的机制,明确了建井工程区深部地层岩石所处复杂地层环境和地应力场特征。(2)选取井筒穿越变辉长岩和花岗岩两种岩石为主要研究对象,通过X射线衍射试验(XRD)和双目透反射偏光显微镜观察得到了岩石基质的类型、矿物组成和微观结构。对不同赋存深度岩石开展了动、静加载作用下岩石力学试验,从力学特性、破坏形态、声发射信号和失稳破坏演化过程分析了深部地层岩石物理力学性能、脆性破坏特征及随深度的变异性。同时,对岩样破裂断口进行电镜扫描获得了破裂断口细观形貌,从细观角度分析了硬岩的脆性破坏机制。最后,基于多重判据冲击倾向性判别准则对深部岩石冲击倾向性进行评价,采用冲击危险性和冲击危险势指标表征深部地层岩石发生冲击破坏的可能性及强度。(3)岩石储能能力是片帮、岩爆等灾害能量判据的重要指标,基于岩石极限储能理论研究了深部地层岩石储能能力随深度变化规律。综合考虑给定深度和周围应力环境因素,通过特征应力以及两个阶段能量随围压的变化规律,揭示了围压对岩石渐进破坏的影响。利用循环加卸载试验分析了深部地层岩石加载过程中力学参数的演化规律,表明了循环载荷对岩石强度参数具有强化和损伤双重效应作用,进而反映岩石能量存储与耗散特征,同时提出了修正后的CWFS(粘聚力弱化摩擦强化)模型;系统分析了岩石加载失稳破坏过程中输入能量密度、弹性应变能密度和耗散能密度演化过程及分配规律,进一步揭示了岩石峰前以积聚弹性应变能为主、耗散能为辅的能量演化规律,同时阐明了能量演化及分配规律的围压效应;最后,从能量耗散角度分析了岩样损伤与应力水平之间的关系,基于耗散能发展规律建立了围岩失稳破坏能量判据,揭示了深部地层围岩损伤破坏能量机制。(4)岩石等脆性材料破坏过程能量耗散主要用于裂隙结构面的产生及其相互摩擦,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对深部花岗岩开展不同冲击速度作用下动态力学试验,得到了深部地层岩石动态抗压强度、破碎形态、能量耗散与冲击速度之间的关系,并与静态加载试验结果进行对比分析。探讨了冲击过程中耗散能密度、透射能密度、入射能密度等随冲击速度的演化规律,揭示了冲击破坏后破碎岩样分形维数特征,进一步研究了深部地层围岩突发式失稳破坏的内在机制。(5)基于声发射(AE)监测技术,从特征参数(计数率、能量率、累计计数、累计能量)和波形(幅值和峰频)两方面研究了不同深度地层岩石加载失稳破坏过程AE信号与应力水平之间的关系以及随深度变异性特征,反演了不同应力水平下岩石的稳定性,提出了岩石失稳破坏的声发射前兆信息。通过循环加卸载试验研究了不同赋存深度冲击性岩石加载过程中的不可逆性,得到了不同受力及变形阶段声发射信号变化特征及规律,揭示了岩石内部损伤程度的非线性加剧过程。同时探讨了加卸载过程中声发射b值演化规律,为进一步反演岩石损伤及破坏机制提供了理论依据。(6)综合考虑岩体声波波速随深度的变化、岩芯质量完整性、地下水、地应力分布特征和室内岩石力学试验的基础上,采用Hoek-Brown强度准则合理获得不同深度地层岩体力学参数。利用FLAC3D数值模拟软件分析了纱岭金矿主井穿越复杂地层应力场、变形场、塑性区特征及随深度变化规律,总结了围岩力学响应的时空演化规律和特征。采用破坏接近度指标分析了围岩损伤范围与破碎程度随深度变化关系,同时确定了最小支护深度和安全支护深度的范围。通过深竖井开挖后围岩能量积聚特征,确定了围岩能量积聚范围,合理预测了井筒围岩片帮、岩爆发生位置及强度,同时提出了相应卸压及支护措施。综合影响围岩稳定的多种因素对纱岭金矿主井地层进行了危险区划分,开展了围岩稳定性分析并提出深竖井施工围岩支护设计方案。

葛进进[8](2020)在《初始应力状态下岩石爆破裂纹扩展的模型试验研究》文中指出煤炭作为主导能源一直以来支撑着我国的国民经济快速发展。事实上,在今后相当长的时期内它将仍然被视作我国经济发展所依赖的主导能源。由于浅部煤炭资源的枯竭,当前矿井的开采正经历着由浅部向深部的转变。工程实践表明,深部岩体赋存在高地应力环境中,导致深部矿井岩石的爆破破碎理论和围岩稳定机理显然与浅部岩体有所不同。因此,正确认识高地应力状态下爆炸载荷的加载特性、岩体爆破的损伤演化机理、爆破效果的影响因素以及不同爆破技术的破岩机理,这对于丰富爆破破岩的理论以及工程应用都是极具现实意义的。本文以爆炸力学、连续介质力学、岩石断裂和损伤力学、应力波理论等为指导,通过物理相似模型试验为主理论分析为辅的研究方法,对初始高地应力状态下岩石爆破破裂机理进行全面研究,修正考虑初始应力的压碎圈和裂隙圈计算公式和考虑初始应力的爆破分形损伤模型,揭示深部岩体内爆破裂纹扩展的方向、长度、速度与初始地应力的定量关系,探究初始地应力状态下岩体内爆破应力波的传播规律以及不耦合系数对爆破裂纹扩展的影响。初始应力状态下的透明岩石爆破相似模型试验表明:模型试件上,径向主裂纹扩展的平均长度、速度均随初始地应力的增大而减小,环向裂隙圈、压缩粉碎圈的平均直径也均随初始应力的增大而减小,但是压缩粉碎圈直径与环向裂隙圈直径的比值却随着初始应力的增大而增大;同时,在初始应力较大的区域,其爆破远区的应力波较初始应力较小的区域增强,即震动强度变大;当模型试件处于不等围压荷载条件下,其爆生最长径向主裂纹扩展的方向与最大主应力(σv)的方向呈锐角,且该锐角的大小随着最小主应力(σh)的增大而增大,同时可以根据tanθ=σv/σh(0<9<45℃)确定θ值得大小,这一试验结果和理论分析高度吻合。由上述结论可以推断,高地应力下深部岩体之所以难爆,主要是因为初始高地应力的存在改变了炸药爆炸后能量的分布,即用于爆破近区和爆破远区的能量占比扩大,用于爆破中区的减小。原本裂纹面的张开就受到初始应力的限制,使得需要更大得驱动力扩展裂纹,也就是扩展单位长度得裂纹需要更多的能量,而用于驱动裂纹扩展的总能量却有所减少(爆破中区),所以裂纹扩展的总长度减少了。图96表52参240

李仕杰[9](2020)在《不同围压下岩石受力破坏特征及注浆加固试验研究》文中提出地下工程开挖诱发岩体损伤与破坏,进而引起岩体结构失稳是地下工程最常见的难题之一,因此岩石在受力作用下的破坏特征一直是岩石力学研究工作的重点和热点。有效的加固支护手段是维持地下工程长期稳定的关键,而注浆是有效提升岩体力学与渗透性能、改善地下工程结构稳定的重要技术手段。本文围绕岩石受力破坏特征及破坏岩石注浆加固效应开展系列研究,研究了三轴压缩条件下黄砂岩受力破坏特征及其破坏后注浆加固体峰值强度、恢复比、强度特征等力学参数指标,深入分析了岩石受力破坏特征与注浆对受力破坏岩体的注浆加固效果。本文主要研究成果和结论有:(1)开展了不同围压下黄砂岩的受力破坏试验,结果表明08MPa围压条件下随着围压的增加,黄砂岩的峰值强度、峰值应变、弹性模量、变形模量呈现明显的上升趋势,围压对岩石变形与强度具有明显的控制作用;随着围压的增加,岩石破坏形式会由张拉型破坏主导向剪切型破坏主导转化,岩石破坏形式会更加协调,裂隙数目会逐渐趋于稳定;采用盒计数维数对不同围压条件下破坏的黄砂岩试样表面裂隙特征进行表征,结果表明,08MPa条件下分形维数分别为1.39、1.30、1.26、1.22、1.21,破坏岩样表面的分形维数随着围压的增加呈下降的趋势,岩石破坏的有序程度呈现上升的趋势,围压对岩石破坏形态具有一定控制作用。(2)对脲醛树脂浆液的粘度时变特性开展研究,研究结果表明,体积比相同时,草酸浓度越大,浆液胶凝时间越短;草酸浓度相同时,体积比越大,浆液胶凝时间越长,实际工程中应根据浆液粘度及凝固特性,选择合适的配比与草酸浓度。(3)注浆加固体强度及其恢复比均随着围压的上升呈现上升的趋势,08MPa围压条件下注浆加固体强度分别为7.1、17.5、31.9、32.3、43.2MPa,单轴条件下注浆加固体的恢复比大致在0.1左右,2MPa条件注浆加固体恢复比上升至0.15左右,48MPa条件恢复比分别为0.25、0.23、0.27,采用Mohr-Coulomb强度准则对不同围压作用下黄砂岩与注浆加固体峰值强度进行拟合,发现注浆加固体内聚力相较于完整岩石仍存在一定差距。(4)分形维数与注浆加固体强度、强度恢复比两者随围压呈现相反的趋势,分形维数随围压的增加呈下降的趋势,并且下降的趋势逐渐趋缓,分形维数趋于稳定,而注浆加固体强度、强度恢复比随围压的增加呈上升的趋势,强度恢复比上升的趋势逐渐趋缓,强度恢复比趋于稳定。

戎密仁[10](2020)在《围岩裂隙注浆加固体力学特性及破坏机理研究》文中研究指明随着我国交通基础设施建设的发展,尤其是“一带一路”和“川藏铁路”等国家重点工程的建设,大量隧道及地下工程将会穿越断层破碎带或裂隙岩体等不良地质区域。不良地质区段受地震波或施工速率影响下的大变形和变形速度快的问题将成为影响和制约工程建设的关键问题之一。现场解决这一问题的主要技术措施是对不良地质区段进行注浆加固。然而,裂隙岩体加固体在地震波或不同施工速率影响下的力学性能如何,如何系统评价裂隙岩体的注浆加固效果,现阶段尚属未知。为确保隧道及地下工程的施工安全和运营安全,这些方面已成为目前工程界普遍关心的问题。论文以围岩裂隙岩体为研究对象,采用室内试验、数值分析、理论分析三方面相结合的方法,进行裂隙岩体注浆加固体静力和应变速率效应下力学性能研究,主要成果如下:(1)研发制备可调裂隙倾角、宽度的裂隙岩体注浆加固试验系统,测定注浆加固体力学性能;并建立裂隙倾角、宽度、注浆材料与其力学性能之间的关系;且获得了围岩裂隙岩体在受压、受拉荷载作用下最优注浆材料。(2)借助高速摄像技术,分析注浆加固体裂纹萌生、扩展规律及其破坏形态特征。并运用分形理论,建立注浆加固体分形维数与力学性能之间的关系。(3)基于加固体破坏形态特征,建立类压杆失稳破坏模型和剪切破坏力学模型。根据注浆加固体分形特征与单裂纹能量耗散原理,建立微裂纹断裂损伤模型。(4)分析了注浆加固体微裂纹分布特征,以及属于类压杆失稳破坏模型和剪切破坏力学模型试样的应力应变场演化规律和能量耗散分配规律,进而阐释注浆加固体受荷载作用下的破坏机理。(5)测定不同应变速率下注浆加固体的力学性能,并从应力应变场、能量分配规律、微裂纹分布特征的角度,阐述了注浆加固体应变速率效应下力学性能及其破坏特征。(6)基于模糊层次分析法,建立考虑裂隙岩体倾角的注浆后围岩等级评价体系,并通过工程和数值仿真计算,验证了裂隙倾角与抗压强度的关系和注浆后围岩等级评价体系的工程意义。

二、岩石材料强度与材料内部缺陷分布分形性质(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、岩石材料强度与材料内部缺陷分布分形性质(论文提纲范文)

(1)砂岩力学性能及破坏特征荷载速率依存试验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 荷载速率对岩石力学性能影响研究
        1.2.2 荷载速率对岩石损伤破坏影响研究
        1.2.3 荷载速率对岩石声发射影响研究
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 试验设备及试验过程
    2.1 引言
    2.2 试验设备
    2.3 试验岩样
        2.3.1 岩样制备
        2.3.2 力学参数测定
        2.3.3 岩样矿物质成分测定
    2.4 试验内容
        2.4.1 试验方案
        2.4.2 试验操作
    2.5 本章小结
第三章 单轴加载砂岩力学性能荷载速率依存性
    3.1 引言
    3.2 不同加载速率全应力应变曲线分析
    3.3 力学参数荷载速率依存性分析
        3.3.1 峰值应力应变荷载速率依存性分析
        3.3.2 模量荷载速率依存性分析
        3.3.3 峰值应力应变荷载依存性系数分析
    3.4 特征应力荷载速率依存性分析
        3.4.1 特征应力定义及确定方法
        3.4.2 特征应力荷载速率依存性分析
        3.4.3 特征阶段速率依存性分析
    3.5 能量演化加载速率依存性分析
        3.5.1 岩石试件能量计算
        3.5.2 岩石能量荷载依存分析
        3.5.3 破坏时能量分配荷载速率依存分析
    3.6 小结
第四章 循环加载砂岩力学性能荷载速率依存性
    4.1 引言
    4.2 应力应变曲线分析
        4.2.1 应力轴向应变曲线分析
        4.2.2 应力环向应变曲线分析
    4.3 力学性能分析
        4.3.1 残余应变荷载速率关系分析
        4.3.2 不同加载速率下弹性模量分析
    4.4 能量演化分析
        4.4.1 岩石循环加卸载中各个部分能量定义
        4.4.2 循环加载过程中能量分配分析
        4.4.3 输入能随加载速率演化分析
        4.4.4 弹性应变能、塑性应变能随加载速率演化分析
    4.5 小结
第五章 破坏特征荷载速率依存性
    5.1 引言
    5.2 试验方案
    5.3 破坏特征分析
    5.4 不同加载速率下砂岩块度分形特征分析
        5.4.1 砂岩破碎块度分布分析
        5.4.2 块度分形维数的计算
        5.4.3 块度分形维数加载速率依存性分析
        5.4.4 块度特征值与块度分形维数的关系
    5.5 小结
第六章 声发射特征荷载速率依存性
    6.1 引言
    6.2 声发射技术简介
        6.2.1 声发射技术原理
        6.2.2 声发射定位原理
    6.3 声发射参数特征分析
        6.3.1 单轴加载不同加载速率下振铃计数率、幅值分析
        6.3.2 循环加载不同加载速率下振铃计数率、幅值分析
    6.4 声发射b值演化分析
        6.4.1 b值概念及计算方法
        6.4.2 单轴加载声发射b值演化分析
        6.4.3 循环加载声发射b值演化分析
    6.5 声发射事件空间分形演化分析
        6.5.1 分形计算方法
        6.5.2 声发射事件空间分形演化分析
    6.6 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
个人简历 在读期间发表的学术论文
致谢

(2)基于深度学习的岩石微破裂演化声发射行为特征(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 深度学习在岩石力学与工程中的应用
        1.2.2 岩石微破裂过程中声发射行为
        1.2.3 岩石微破裂演化机制
    1.3 存在的主要问题
    1.4 研究方案
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 技术路线
第二章 岩石微破裂过程中声发射定位算法
    2.1 概述
    2.2 基于EEMD-SBCSS的声发射信号滤波算法
        2.2.1 小波阈值滤波基本原理
        2.2.2 EEMD-SCBSS滤波基本原理
        2.2.3 滤波算法性能评价标准
        2.2.4 数值仿真分析
        2.2.5 实测数据分析
    2.3 声发射信号初至到时及初至振幅自动拾取
        2.3.1 STA/LTA算法
        2.3.2 AR-AIC算法
    2.4 基于到时时差PSO的未知波速声发射定位算法
        2.4.1 基于到时时差的已知波速声发射定位算法
        2.4.2 基于PSO的未知波速声发射定位算法
        2.4.3 基于到时时差PSO的未知波速声发射定位算法基本原理
        2.4.4 PSO算法参数选取及验证
    2.5 本章小结
第三章 岩石微破裂声发射震源识别
    3.1 概述
    3.2 试验材料与方法
        3.2.1 岩石试件制作
        3.2.2 孔隙率及相关物理参数测量
        3.2.3 试验方案
    3.3 基于矩张量理论的声发射震源识别
        3.3.1 矩张量理论分析岩石微破裂过程声发射震源的基本原理
        3.3.2 绝对矩张量反演基本原理
        3.3.3 基于矩张量反演理论判别岩石破裂类型的分类方法
        3.3.4 试验结果分析
    3.4 基于Res Net模型的声发射震源识别
        3.4.1 二维ResNet模型的基本原理
        3.4.2 ResNet模型基本框架
        3.4.3 数据来源
        3.4.4 数据预处理
        3.4.5 ResNet模型的软硬件设备及相关参数设置
        3.4.6 试验结果分析
    3.5 本章小结
第四章 ModeⅠ与Ⅱ断裂过程中微破裂演化机制及声发射行为
    4.1 概述
    4.2 岩石断裂力学基础理论
    4.3 试件材料及试验方案
        4.3.1 人字形切槽巴西圆盘试件制备
        4.3.2 不同含水率条件下CCNBD试件的基本物理参数
        4.3.3 试验设备及方案
    4.4 不同含水率条件下Mode Ⅰ与 Ⅱ断裂过程中微破裂演化特征
        4.4.1 Mode Ⅰ与 Ⅱ断裂过程中力学特性
        4.4.2 Mode Ⅰ和 Ⅱ断裂过程中非断裂区域的损伤演化特征
        4.4.3 Mode Ⅰ断裂过程中微破裂演化机制的数值模拟分析
        4.4.4 Mode Ⅰ与 Ⅱ断裂过程中断裂韧度演化特征
        4.4.5 基于广义最大周向应力准则的CCNBD试件断裂韧性分析
    4.5 不同含水率条件下Mode Ⅰ和 Ⅱ断裂过程中声发射行为演化特征
        4.5.1 声发射信号频域信息的演化特征
        4.5.2 声发射信号的RA-AF值分布特征
    4.6 本章小结
第五章 岩石微破裂时间效应的声发射行为
    5.1 概述
    5.2 红砂岩微破裂时间效应的声发射试验
        5.2.1 .试件制备与设备
        5.2.2 试验方案
    5.3 红砂岩微破裂时间效应的含阻尼因子蠕变声发射模型
    5.4 含阻尼因子岩石蠕变声发射模型的参数反演
        5.4.1 模拟退火混合粒子群算法
        5.4.2 反演计算及效果分析
    5.5 基于声发射行为定量识别红砂岩加速蠕变阶段
        5.5.1 基于奇异值分解原理定量识别红砂岩试件的加速蠕变阶段
        5.5.2 基于声发射信号波形定量识别红砂岩试件的加速蠕变阶段
    5.6 微破裂演化机制与声发射行为之间关系的探讨
        5.6.1 阻尼因子的物理意义探讨
        5.6.2 含阻尼因子蠕变声发射模型与微破裂演化机制之间关系探讨
        5.6.3 声发射时域波形特征与微破裂演化机制之间关系探讨
    5.7 本章小结
第六章 不同含水率条件下岩石的微观-宏观裂纹演化特征
    6.1 概述
    6.2 水岩劣化作用的基本原理
    6.3 不同含水率条件下岩石微破裂声发射试验
        6.3.1 试验设备
        6.3.2 不同含水条件下红砂岩试件的制备
        6.3.3 试验方案
    6.4 不同含水率条件下红砂岩微破裂过程中力学性质的演化特征
    6.5 不同含水率条件下红砂岩微破裂过程中声发射行为演化特征
        6.5.1 声发射能量演化特征
        6.5.2 声发射时频参数特征分析
    6.6 含水率对红砂岩破坏模式演化特征的影响
        6.6.1 高斯混合模型基本原理
        6.6.2 基于声发射行为与数值模拟的红砂岩破坏模式研究
    6.7 含水率对红砂岩微破裂过程中微观-宏观裂纹演化特征的影响
        6.7.1 含水率对红砂岩微破裂演化机制的影响
        6.7.2 含水率对宏观裂纹演化特征的影响
        6.7.3 含水率对宏观裂纹分形维数的影响
    6.8 基于ResNet50模型的红砂岩微破裂演化机制研究
        6.8.1 干燥状态下红砂岩微破裂演化机制
        6.8.2 饱和状态下红砂岩微破裂演化机制
    6.9 水对岩石微破裂演化机制影响的探讨
        6.9.1 水对红砂岩力学性质影响的探讨
        6.9.2 水对微观-宏观裂纹演化机制影响的探讨
    6.10 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简介
致谢

(3)冻融岩石CT图像处理及细观特性分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冻融岩石物理力学性质的研究
        1.2.2 岩石CT扫描技术的研究
        1.2.3 分形理论在岩石中的应用
    1.3 本文研究内容
2 岩石CT图像的识别与处理
    2.1 试验概况
        2.1.1 红砂岩冻融循环试验
        2.1.2 CT扫描试验
        2.1.3 红砂岩力学特性试验
    2.2 红砂岩试样截面CT图像处理
        2.2.1 图像降噪
        2.2.2 图像增强
        2.2.3 二值化处理
    2.3 红砂岩试样整体三维重构
        2.3.1 三维可视化方法
        2.3.2 冻融红砂岩三维重构
    2.4 本章小结
3 基于CT图像的细观结构量化分析
    3.1 红砂岩CT图像灰度分析
    3.2 红砂岩CT图像孔隙率分析
        3.2.1 截面孔隙率分析
        3.2.2 体孔隙率分析
    3.3 红砂岩CT图像分形维数计算
        3.3.1 截面分形维数计算
        3.3.2 体分形维数计算
    3.4 本章小结
4 基于细观特征的红砂岩损伤本构关系
    4.1 损伤的基本概念
    4.2 冻融受荷岩石损伤演化方程
    4.3 冻融荷载作用下岩石损伤本构模型
    4.4 模型验证
    4.5 本章小结
5 红砂岩冻融循环及压缩试验数值模拟
    5.1 基本理论及方法
    5.2 冻融循环试验数值模拟
        5.2.1 温度场分析
        5.2.2 热应力分析
    5.3 冻融红砂岩单轴压缩试验数值模拟
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(4)基于非线性理论的混凝土压缩力学行为研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 基于非线性理论的混凝土力学行为研究现状
        1.2.1 基于分形理论的混凝土力学行为研究现状
        1.2.2 基于混沌理论的混凝土力学行为研究现状
        1.2.3 基于幂律定律的混凝土力学行为研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容
第2章 混凝土压缩力学行为非线性特征试验设计
    2.1 引言
    2.2 混凝土静压破坏力学行为试验
        2.2.1 试验目的
        2.2.2 试验方案
        2.2.3 试验数据处理
    2.3 混凝土压缩损伤试验
        2.3.1 试验目的
        2.3.2 试验方案
        2.3.3 试验数据处理
    2.4 混凝土压缩短时蠕变试验
        2.4.1 试验目的
        2.4.2 试验方案
        2.4.3 试验数据处理
    2.5 本章小结
第3章 基于分形理论的混凝土静压破坏力学行为研究
    3.1 引言
    3.2 混凝土静压破坏碎块分布分形特征的理论基础
        3.2.1 统计分形
        3.2.2 测度
        3.2.3 维数
        3.2.4 混凝土静压破坏力学行为分形特征理论模型
    3.3 混凝土静压破坏力学行为试验结果
        3.3.1 试样损伤发展过程
        3.3.2 试样破坏形态
        3.3.3 混凝土静压应力-应变曲线
        3.3.4 碎块质量与碎块粒径关系
        3.3.5 混凝土静压破坏碎块分布分形维数
    3.4 混凝土静压破坏碎块分布分形维数影响因素分析
        3.4.1 粗骨料粒径、试样形状对混凝土静压破坏碎块分布分形维数影响
        3.4.2 混凝土静压破坏碎块分布分形维数与静压峰值应力关系
        3.4.3 混凝土静压破坏碎块分布分形维数与静压峰值应变关系
        3.4.4 混凝土静压破坏碎块分布分形维数与试样单位体积吸收能关系
        3.4.5 混凝土静压破坏碎块分布分形维数与脆性指标关系
    3.5 本章小结
第4章 基于混沌理论的混凝土压缩损伤演化规律研究
    4.1 引言
    4.2 混凝土压缩损伤演化混沌特征的理论基础
        4.2.1 分岔
        4.2.2 混沌
        4.2.3 虫口方程
        4.2.4 损伤理论
        4.2.5 混凝土压缩损伤演化混沌特征理论模型
    4.3 混凝土压缩损伤演化方程
    4.4 混凝土压缩损伤本构方程
    4.5 混凝土压缩广义损伤变量混沌特征分析
    4.6 混凝土压缩临界分岔最大广义损伤变量影响因素分析
        4.6.1 粗骨料粒径及配合比对临界分岔最大广义损伤变量影响
        4.6.2 临界分岔最大广义损伤变量与压缩峰值应力关系
        4.6.3 临界分岔最大广义损伤变量与压缩峰值应变关系
        4.6.4 临界分岔最大广义损伤变量与单位体积吸收能关系
        4.6.5 临界分岔最大广义损伤变量与最大损伤程度k关系
    4.7 本章小结
第5章 基于幂律定律的混凝土压缩短时蠕变破坏行为研究
    5.1 引言
    5.2 混凝土压缩蠕变行为幂律特征的理论基础
        5.2.1 幂律定律
        5.2.2 蠕变理论
        5.2.3 混凝土蠕变机理
    5.3 基于幂律定律的混凝土压缩短时蠕变全过程行为
        5.3.1 混凝土压缩短时蠕变全过程幂律行为理论模型
        5.3.2 混凝土压缩短时蠕变试验结果
        5.3.3 混凝土压缩短时蠕变全过程幂律行为分析
        5.3.4 幂指数 α 影响因素分析
    5.4 基于幂律定律的混凝土压缩短时蠕变加速阶段行为
        5.4.1 混凝土压缩短时蠕变加速阶段幂律行为理论模型
        5.4.2 混凝土压缩短时蠕变试验结果
        5.4.3 混凝土压缩短时蠕变加速阶段幂律行为分析
        5.4.4 幂指数 β 影响因素分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

(5)季冻区东南岔隧道花岗岩冻融损伤特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 岩石细观损伤力学研究现状
        1.2.2 冻融岩石物理力学试验研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
第2章 东南岔隧道花岗岩冻融特性试验研究
    2.1 概述
    2.2 东南岔隧道工程概况
        2.2.1 地形地貌
        2.2.2 地层岩性
        2.2.3 水文地质条件
        2.2.4 地质构造
        2.2.5 围岩等级
    2.3 东南岔隧道花岗岩冻融试验
    2.4 东南岔隧道冻融花岗岩物理及力学特性分析
        2.4.1 质量特征分析
        2.4.2 导热系数特征分析
        2.4.3 纵波波速特征分析
        2.4.4 东南岔隧道冻融花岗岩力学特性试验研究
        2.4.4.1 试验设备与试验方案
        2.4.4.2 东南岔隧道冻融花岗岩力学特性分析
        2.4.5 东南岔隧道冻融花岗岩孔隙度特性研究
        2.4.5.1 气体法测岩石孔隙度原理
        2.4.5.2 试验设备与方案
        2.4.5.3 东南岔隧道冻融花岗岩孔隙度特性分析
        2.4.6 东南岔隧道冻融花岗岩渗透率特性研究
        2.4.6.1 脉冲衰减法测量岩石渗透率原理
        2.4.6.2 试验设备与方案
        2.4.6.3 东南岔隧道冻融花岗岩渗透率特性分析
    2.5 本章小结
第3章 东南岔隧道冻融花岗岩细观损伤特性研究
    3.1 岩样制备与扫描电镜试验
    3.2 东南岔隧道冻融花岗岩细观裂隙特性分析
        3.2.1 matlab图像处理
        3.2.2 区域生长识别裂隙结构
        3.2.3 量化裂隙结构
        3.2.4 裂隙损伤特征量化分析
    3.3 基于分形理论的冻融岩石渗透特性研究
        3.3.1 分形维数的求取
        3.3.2 岩石渗透参数计算模型
        3.3.3 东南岔隧道冻融花岗岩渗透特性分析
    3.4 冻融岩石渗流——损伤关系分析
    3.5 本章小结
第4章 东南岔隧道花岗岩冻融疲劳损伤模型研究
    4.1 断裂疲劳理论简介
    4.2 岩石冻融疲劳损伤模型
        4.2.1 损伤变量的确定
        4.2.2 冻融岩石疲劳损伤演化模型
    4.3 东南岔隧道花岗岩冻融疲劳损伤模型
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间取得的科研成果
致谢

(6)页岩细观力学特性对水力压裂裂缝扩展规律的影响及定量评价研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状与不足
    1.3 研究内容与创新点
    1.4 研究方法和技术路线
2 三轴压缩试验中层理对页岩各向异性的影响
    2.1 引言
    2.2 电液伺服岩石试验系统
    2.3 试样准备与试验过程
    2.4 试验结果及分析
    2.5 试验结果对比
    2.6 本章小结
3 层理对拉/压作用下页岩细观裂缝扩展行为的影响
    3.1 引言
    3.2 接触模型
    3.3 页岩三点弯曲试验数值模拟模型
    3.4 拉伸作用下层理对页岩裂缝扩展的影响分析
    3.5 页岩单轴压缩试验数值模拟模型
    3.6 压缩作用下层理对页岩裂缝扩展的影响分析
    3.7 常规三轴压缩状态下不同层理强度参数组合的影响差异分析
    3.8 本章小结
4 层理对页岩水力压裂裂缝形态演化的定量评价
    4.1 引言
    4.2 流-固耦合算法
    4.3 页岩水力压裂试验数值模拟模型
    4.4 层理整体强度
    4.5 层理剪-拉强度比
    4.6 层理整体强度与层理剪-拉强度比的影响差异对比
    4.7 本章小结
5 储层非均质性对页岩临界破裂压力及裂缝渗透率的影响
    5.1 引言
    5.2 低脆性矿物质量分数
    5.3 低脆性矿物弹性模量
    5.4 储层非均质性对压裂效果的影响
    5.5 本章小结
6 井口初始裂缝形态对页岩临界破裂压力及裂缝扩展路径的影响
    6.1 引言
    6.2 对称径向井口初始裂缝
    6.3 X型井口初始裂缝
    6.4 单边径向井口初始裂缝
    6.5 初始裂缝形态对渗透率和分形维数的影响
    6.6 应力比变化对页岩破坏特征的影响
    6.7 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(7)纱岭金矿深部地层岩体力学性能与深竖井围岩稳定性分析及控制(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述与研究内容
    2.1 “深部”的科学界定
    2.2 竖井开挖围岩稳定性分析及控制技术
    2.3 岩爆机理及控制措施研究
        2.3.1 岩爆机理研究现状
        2.3.2 岩石冲击倾向性研究
        2.3.3 岩爆防治措施研究
    2.4 岩体能量理论研究
        2.4.1 岩体储能特征研究
        2.4.2 岩体能量耗散特征研究
        2.4.3 深部岩体能量释放特征
    2.5 声发射在围岩稳定性评价中的应用
        2.5.1 声发射不可逆特征研究
        2.5.2 声发射b值研究
        2.5.3 岩石破裂前兆频谱特征分析
    2.6 主要研究内容和技术路线
3 纱岭金矿主井地层完整性评价及地应力分布特征
    3.1 纱岭金矿主井穿越地层完整性评价
    3.2 地应力测量结果分析
        3.2.1 地应力测量目的及意义
        3.2.2 水压致裂地应力测量系统及测试过程
        3.2.3 地应力测量结果分析
        3.2.4 最大水平主应力方向分布特征
    3.3 本章小结
4 纱岭金矿深部地层岩石力学性能与冲击危险性分析
    4.1 岩样采集与制备
    4.2 深部地层岩石细观结构特征
        4.2.1 岩石矿物成分及结构形貌
        4.2.2 深部地层岩石孔隙结构特征
    4.3 单轴压缩作用下深部地层岩石力学性能试验研究
        4.3.1 试验方案及力学特征
        4.3.2 单轴压缩作用下声发射能量特征
        4.3.3 深部岩石单轴压缩作用下裂纹扩展特征
        4.3.4 深部地层岩石脆性强度特征
    4.4 深部地层岩石三轴压缩作用下力学性能试验研究
        4.4.1 试验方案及力学特征分析
        4.4.2 三轴压缩作用下声发射时、频参数变异性
        4.4.3 AE时间序列分形特征
    4.5 深部地层岩石抗拉强度及加载速率效应试验研究
        4.5.1 试样制备及试验方法
        4.5.2 深部岩石抗拉强度加载速率效应
    4.6 深部地层岩石动态冲击作用下力学特征
        4.6.1 试验设备简介
        4.6.2 动态力学特征
        4.6.3 动态冲击下岩样破坏形态
    4.7 循环加卸载作用下深部地层岩石力学性能及AE特征研究
        4.7.1 循环加卸载试验方案
        4.7.2 循环加载对岩体力学性能影响研究
        4.7.3 不同围压下岩样扩容特征
        4.7.4 深部地层岩石失稳破坏过程与AE信号相关性研究
    4.8 不同深度地层岩石冲击危险性
        4.8.1 冲击倾向性综合评价
        4.8.2 不同埋深岩石冲击危险性
    4.9 本章小结
5 深部地层岩石能量演化机制及失稳判据研究
    5.1 单轴压缩作用下岩石储能能力随深度变化规律
    5.2 三轴压缩作用下深部地层岩石储能特征
    5.3 深部地层岩石能量演化机制
        5.3.1 能量计算方法
        5.3.2 能量演化及分配规律
        5.3.3 不同应力水平作用下岩石冲击危险性
        5.3.4 工程扰动能量响应特征
        5.3.5 基于耗散能岩石损伤及失稳判据
    5.4 深部地层岩石失稳破坏能量演化与AE信号相关性
        5.4.1 岩石不可逆特征研究
        5.4.2 声发射b值演化特征
        5.4.3 循环加卸载累计振铃计数与应变关系研究
    5.5 冲击载荷下深部花岗岩能量耗散特征
    5.6 开挖扰动岩体能量路径探讨
    5.7 本章小结
6 深竖井开挖围岩稳定性分析及控制技术
    6.1 深竖井围岩稳定性评价指标
    6.2 纱岭金矿主井深部地层开挖围岩稳定性
        6.2.1 Hoek-Brown准则确定岩体参数
        6.2.2 主井开挖位移场随深度变化特征
        6.2.3 主井开挖应力场和塑性区随深度变化规律
    6.3 不均匀地层对深部井筒稳定性影响
    6.4 基于破坏接近度的围岩稳定性分析
    6.5 不同深度地层能量场分布特征
    6.6 主井深部地层危险区域综合分析及预测
    6.7 主井深部地层围岩稳定性控制措施
    6.8 本章小结
7 结论及创新点
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(8)初始应力状态下岩石爆破裂纹扩展的模型试验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
注释说明清单一
注释说明清单二
引言
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 深部岩体力学特性研究
        1.2.2 岩石动态力学特性研究现状
        1.2.3 相似材料的研究现状
        1.2.4 深部围岩内爆破破岩特征研究
        1.2.5 目前遇到的问题
    1.3 本文主要研究工作
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容与方法
        1.3.3 研究技术路线
2 深部地质力学环境与岩石动态力学特性分析
    2.1 深部的复杂地质力学环境
        2.1.1 深部的“三高一扰动”
        2.1.2 深部的定义
        2.1.3 深部岩体应力分布规律
    2.2 初始应力对岩石静态强度及破坏的影响
    2.3 初始应力状态下岩石的动态力学特性分析
        2.3.1 引言
        2.3.2 初始应力对岩石类材料的动态力学性能影响
        2.3.3 初始应力状态下岩石类材料在冲击载荷作用下的破碎能量耗散特征
        2.3.4 初始应力对岩石类材料的能量吸收特性影响
        2.3.5 初始应力对岩石类材料破碎断裂能的影响
        2.3.6 初始应力状态下岩石类材料分形维数与能量耗散的关系
    2.4 本章小结
3 初始应力状态下岩石爆破破裂机理及其计算模型分析
    3.1 岩石爆破破岩机理
        3.1.1 岩石爆破作用的基本观点
        3.1.2 岩石在炸药作用下发生破坏的物理过程
        3.1.3 压碎区、裂隙区、震动区特性
        3.1.4 压碎圈与裂隙圈半径计算
    3.2 岩石爆破的理论模型
        3.2.1 连续介质损伤力学
        3.2.2 岩石爆破损伤模型
        3.2.3 岩石爆破分形损伤模型
    3.3 深部岩体爆破破裂机理分析
        3.3.1 初始应力对岩石爆破裂纹扩展的影响
        3.3.2 初始应力对爆破应力波传播的影响
        3.3.3 初始地应力对爆破中区损伤范围的影响
        3.3.4 初始地应力对爆破远区震动的影响
        3.3.5 考虑初始地应力的岩石爆破破裂过程
    3.4 本章小结
4 透明硬岩相似材料的研制及其动态力学性能
    4.1 引言
    4.2 制作透明类硬岩石材料的要求
        4.2.1 透明
        4.2.2 类岩石性
        4.2.3 强度可调
    4.3 透明岩石相似材料研制过程
        4.3.1 原材料的选择
        4.3.2 原料介绍
        4.3.3 制作方法
    4.4 透明硬岩相似材料的物理力学特性
        4.4.1 透明性表征
        4.4.2 单轴抗压强度测试
        4.4.3 单轴抗拉强度测试
    4.5 透明岩石材料的相似性分析
        4.5.1 基本力学性能对比
        4.5.2 破坏形式对比与分析
    4.6 爆破模型试验的应用
        4.6.1 试验设计
        4.6.2 结果及分析
    4.7 本章小结
5 透明岩石爆破相似模型试验设计
    5.1 引言
    5.2 模型试验装置简介
    5.3 模型试验的相似性研究
        5.3.1 相似的概念
        5.3.2 相似三定理
        5.3.3 模型试验相似准则
        5.3.4 模型试验相似常数
    5.4 模型试验方案
        5.4.1 模型材料配比设计
        5.4.2 爆破动力设计
        5.4.3 应力加载设计
        5.4.4 模型试验过程设计
        5.4.5 模型试爆
    5.5 本章小结
6 初始应力条件下透明岩石爆破相似模型试验
    6.1 引言
    6.2 单向荷载下爆破模型试验研究
        6.2.1 试验描述
        6.2.2 裂纹扩展结果与分析
        6.2.3 爆炸应力波测试结果与分析
        6.2.4 小结
    6.3 双向等围压荷载下爆破模型试验研究
        6.3.1 试验描述
        6.3.2 裂纹扩展结果与分析
        6.3.3 爆炸应力波测试结果与分析
        6.3.4 小结
    6.4 双向不等荷载下爆破模型试验研究
        6.4.1 试验描述
        6.4.2 裂纹扩展结果与分析
        6.4.3 爆炸应力波测试结果与分析
        6.4.4 小结
    6.5 初始应力下不耦合系数对裂纹扩展影响的试验研究
        6.5.1 试验描述
        6.5.2 裂纹扩展结果与分析
        6.5.3 爆炸应力波测试结果与分析
        6.5.4 小结
    6.6 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果

(9)不同围压下岩石受力破坏特征及注浆加固试验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 岩石受力破坏特征研究现状
        1.2.2 注浆技术发展及理论研究概述
        1.2.3 裂隙岩体注浆加固试验研究
        1.2.4 裂隙岩体注浆加固强度理论研究
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法和技术路线
第二章 完整岩石物理力学性质试验研究
    2.1 材料选取及试样制备
    2.2 岩石组份与微观结构分析
        2.2.1 岩石矿物组成特征
        2.2.2 岩石孔隙特征
    2.3 岩石受力破坏试验研究及结果分析
        2.3.1 强度特征试验系统及试验过程概述
        2.3.2 试验结果分析
    2.4 岩石受力破坏特征
        2.4.1 宏观破坏形式
        2.4.2 破裂面分形特征
    2.5 本章小结
第三章 破坏岩体注浆加固试验
    3.1 引言
    3.2 破坏岩体注浆加固系统概述
    3.3 注浆材料性能及配比选取
        3.3.1 注浆材料
        3.3.2 浆液胶凝固化机理
        3.3.3 浆液粘度时变特性
        3.3.4 试验配比选取
    3.4 注浆加固试验
    3.5 本章小结
第四章 破坏岩体注浆加固效应研究
    4.1 引言
    4.2 注浆加固体变形特性分析
    4.3 注浆加固效果分析
        4.3.1 强度及恢复比分析
        4.3.2 强度特征分析
    4.4 分形特征与注浆加固体强度及恢复比关系
    4.5 注浆加固体破坏形式
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果

(10)围岩裂隙注浆加固体力学特性及破坏机理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及目的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 裂隙岩体力学性能研究现状
        1.2.2 裂隙岩体注浆加固体力学特性
        1.2.3 裂隙岩体注浆加固效果评价方法
        1.2.4 相关研究存在的不足
    1.3 主要研究内容
第二章 围岩裂隙岩体注浆加固试验系统及显着性分析
    2.1 引言
    2.2 研究参数选取与试验材料确定
        2.2.1 几何参数选取
        2.2.2 原岩材料选取
        2.2.3 注浆材料选取
    2.3 围岩裂隙岩体注浆加固试验系统
        2.3.1 基本组成和工作原理
        2.3.2 注浆驱动控制系统
        2.3.3 压力稳定系统
        2.3.4 注浆加固系统
        2.3.5 轴向应变与压力控制系统
        2.3.6 浆体空气及压力调节系统
    2.4 力学特性试验与影响显着性分析
        2.4.1 方案设计与试样制备
        2.4.2 试验设计及主要仪器设备
        2.4.3 力学试验结果及影响显着性分析
    2.5 最优注浆材料确定
        2.5.1 受压荷载作用下最优注浆材料
        2.5.2 受拉荷载作用下最优注浆材料
    2.6 本章小结
第三章 注浆加固体力学特性及裂纹扩展与破坏特征
    3.1 裂隙几何参数对力学特性的影响规律
        3.1.1 裂隙倾角对抗压强度影响
        3.1.2 裂隙宽度对抗压强度影响
        3.1.3 裂隙几何参数对力学特性的影响规律小结
    3.2 注浆材料对力学特性的影响规律
    3.3 注浆加固体裂纹萌生扩展破坏规律及其分形特征
        3.3.1 注浆加固体裂纹扩展及破坏规律
        3.3.2 裂隙倾角对加固体裂纹扩展及破坏规律影响
        3.3.3 裂隙宽度对加固体裂纹扩展及破坏规律影响
        3.3.4 裂纹扩展规律及破坏形态影响规律小结
    3.4 注浆加固体破坏形态分形模型
        3.4.1 盒分形维数模型
        3.4.2 破坏碎块形态分形模型
        3.4.3 破坏碎块空间形态分形模型
    3.5 注浆加固体破坏形态分形特征及其规律
        3.5.1 裂隙倾角对注浆加固体破坏形态分形维数影响规律
        3.5.2 裂隙宽度对注浆加固体破坏形态分形维数影响
    3.6 本章小结
第四章 注浆加固体破坏力学模型及破坏机理研究
    4.1 注浆加固体试样破坏形态宏观力学模型
        4.1.1 注浆加固体类压杆失稳破坏模型
        4.1.2 注浆加固体剪切破坏力学模型
        4.1.3 注浆加固体宏观力学模型规律
    4.2 注浆加固体应力应变场演化机理
        4.2.1 注浆加固体应变场演化规律分析
        4.2.2 注浆加固体应力场演化规律分析
        4.2.3 注浆加固体应力应变场演化规律
    4.3 注浆加固体能量分配规律
        4.3.1 注浆加固体能量分配规律
        4.3.2 不同破坏模式注浆加固体能量分配规律
    4.4 注浆加固体微裂纹断裂损伤模型研究
        4.4.1 微裂纹断裂损伤模型的力学表示
        4.4.2 注浆加固体微裂纹断裂损伤模型
    4.5 注浆加固体微裂纹分布特征
        4.5.1 类压杆失稳破坏微裂纹分布规律
        4.5.2 剪切破坏微裂纹分布规律
        4.5.3 注浆加固体微裂纹分布规律
    4.6 注浆加固体失稳破坏机理
    4.7 本章小结
第五章 应变速率对加固体力学特性影响规律研究
    5.1 变应变速率荷载作用下对加固体力学特性影响
        5.1.1 应变速率对应变变化的影响
        5.1.2 应变速率对峰值应变与峰值强度的影响
        5.1.3 应变速率对弹性模量的影响
    5.2 变应变速率荷载作用下加固体应力应变场演化规律
    5.3 变应变速率荷载作用下加固体能量演化及分配规律
        5.3.1 能量演化规律
        5.3.2 能量分配规律
    5.4 注浆体微裂纹分布及破碎规律研究
        5.4.1 微裂纹分形特征及碎块粒径分布特征规律
        5.4.2 微裂纹分布规律
    5.5 本章小结
第六章 裂隙岩体注浆加固后围岩等级评价及其应用
    6.1 注浆后围岩等级评价体系研究
        6.1.1 基于模糊层次分析法的RMR指标权重计算
        6.1.2 基于模糊层次分析法的RMR围岩等级评价层次结构模型
        6.1.3 基于模糊层次分析法的RMR围岩等级评价模型
        6.1.4 基于模糊层次分析法的注浆后裂隙围岩等级评价模型
    6.2 注浆加固后围岩等级评价
        6.2.1 工程背景
        6.2.2 注浆加固后力学性能
        6.2.3 注浆加固后围岩等级评价
    6.3 裂隙岩体隧道围岩变形监测
        6.3.1 工程实测
        6.3.2 模拟分析
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果和发表的学术论文

四、岩石材料强度与材料内部缺陷分布分形性质(论文参考文献)

  • [1]砂岩力学性能及破坏特征荷载速率依存试验研究[D]. 洪鹏. 华东交通大学, 2021(01)
  • [2]基于深度学习的岩石微破裂演化声发射行为特征[D]. 杨道学. 江西理工大学, 2021(01)
  • [3]冻融岩石CT图像处理及细观特性分析[D]. 慕娜娜. 西安科技大学, 2021
  • [4]基于非线性理论的混凝土压缩力学行为研究[D]. 吴剑锋. 燕山大学, 2021(01)
  • [5]季冻区东南岔隧道花岗岩冻融损伤特性研究[D]. 宋泽宇. 吉林大学, 2021(01)
  • [6]页岩细观力学特性对水力压裂裂缝扩展规律的影响及定量评价研究[D]. 窦法楷. 中国矿业大学, 2020
  • [7]纱岭金矿深部地层岩体力学性能与深竖井围岩稳定性分析及控制[D]. 裴峰. 北京科技大学, 2020
  • [8]初始应力状态下岩石爆破裂纹扩展的模型试验研究[D]. 葛进进. 安徽理工大学, 2020(07)
  • [9]不同围压下岩石受力破坏特征及注浆加固试验研究[D]. 李仕杰. 江西理工大学, 2020
  • [10]围岩裂隙注浆加固体力学特性及破坏机理研究[D]. 戎密仁. 石家庄铁道大学, 2020(04)

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岩石材料强度和内部缺陷分布的分形性质
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