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

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,全球經(jīng)濟(jì)一體化的局面逐漸形成,各個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)有了突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng),為了滿足人們對(duì)生產(chǎn)資源和各種能源的充分利用,人們?cè)诓煌５亻_發(fā)空間上部高層;于此同時(shí)地下空間的開發(fā)與挖掘也漸漸地向深部推進(jìn)。巖石蠕變特征是指在恒定應(yīng)力持續(xù)作用下,隨著時(shí)間的不斷增長(zhǎng),巖體變形持續(xù)增加的過程。由于巖石極其復(fù)雜的天然屬性,當(dāng)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(xué)應(yīng)用于巖石力學(xué)研究,對(duì)于解決工程實(shí)踐問題時(shí)具有重要的應(yīng)用價(jià)值,并且對(duì)巖石力學(xué)理論的發(fā)展具有非常重要地意義。本文應(yīng)用山東農(nóng)業(yè)大學(xué)力學(xué)試驗(yàn)室引進(jìn)的長(zhǎng)春科新試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)的SAW-2000微機(jī)控制電液伺服巖石試驗(yàn)機(jī),對(duì)孔莊煤礦的泥質(zhì)砂巖試件進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn),從而得到了蠕變?cè)囼?yàn)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(duì)泥質(zhì)砂巖進(jìn)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(xì)觀圖片處理為灰度圖。使用工具欄Analyze中Fractal box count工具進(jìn)行處理,采用ImageJ軟件下的盒子計(jì)數(shù)法計(jì)算斷口分維值。通過本文分析,結(jié)合蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果,應(yīng)用Matlab軟件對(duì)蠕變?cè)囼?yàn)曲線進(jìn)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(yīng)力級(jí)別的不斷增大,蠕變函數(shù)擬合參數(shù)E0不斷增大,說明對(duì)于泥質(zhì)砂巖,隨著應(yīng)力的增大,砂巖的應(yīng)變也相應(yīng)增加,σ0與蠕變參數(shù)E擬合后的相關(guān)性系數(shù)略低于σ0與蠕變參數(shù)E0擬合后的相關(guān)性系數(shù),蠕變函數(shù)擬合參數(shù)可以看出隨著應(yīng)力的不斷增大,擬合參數(shù)E增大,當(dāng)應(yīng)力增加到20MPa時(shí),擬合參數(shù)E基本保持穩(wěn)定,E不再隨著應(yīng)力的改變而變化。σ0與蠕變參數(shù)?擬合后的相關(guān)性系數(shù)較高,應(yīng)力σ0與蠕變參數(shù)?存在較明顯的線性關(guān)系,各試件蠕變曲線中的極限應(yīng)力對(duì)應(yīng)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(yàn)獲取了巖石試件的宏觀及細(xì)觀的圖片信息,應(yīng)用ImageJ軟件計(jì)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(qiáng)度不存在明顯的線性關(guān)系,但是隨著巖石極限強(qiáng)度逐漸增加,巖石斷口也分維值不斷增加。同時(shí)也表明巖石試件在豎向荷載作用下,隨著強(qiáng)度的增大,試件蠕變過程也越復(fù)雜。在細(xì)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(xì)觀尺度下,不同的放大倍數(shù),巖石斷口是統(tǒng)計(jì)自相似的。泥質(zhì)砂巖巖樣極限強(qiáng)度地大小與四個(gè)放大倍數(shù)的分維值的大小不存在明顯的線性關(guān)系,但是隨著巖樣極限強(qiáng)度增大分維數(shù)是不斷增大的,破壞后的構(gòu)造面也越來越復(fù)雜,這與本文的得到的泥質(zhì)砂巖破壞時(shí)宏觀圖片極限強(qiáng)度的大小與巖石試件斷口分維值大小之間的關(guān)系是基本一致的。
【關(guān)鍵詞】：深部巖石 蠕變 分形幾何學(xué) ImageJ 分形規(guī)律
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(xué)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(shù)路線18
• 1.6 預(yù)期結(jié)果18-20
• 2 分形幾何的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及分維數(shù)計(jì)算方法的選擇20-31
• 2.1 分形幾何簡(jiǎn)述20-21
• 2.1.1 分形的定義20-21
• 2.1.2 分形幾何的特點(diǎn)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(jì)算25-26
• 2.4 不規(guī)則分形維數(shù)與計(jì)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(jì)數(shù)法28-31
• 3 深部巖石蠕變?cè)囼?yàn)及特征分析31-60
• 3.1 蠕變?cè)囼?yàn)方案設(shè)計(jì)31-35
• 3.1.1 蠕變實(shí)驗(yàn)的目的31
• 3.1.2 試驗(yàn)設(shè)備31-32
• 3.1.3 試樣采集與制作32-34
• 3.1.4 蠕變?cè)囼?yàn)步驟34-35
• 3.2 蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果35-39
• 3.2.1 蠕變?cè)囼?yàn)破壞后的試件35-36
• 3.2.2 蠕變?cè)囼?yàn)曲線36-39
• 3.3 蠕變特性分析39-59
• 3.3.1 巖石蠕變本構(gòu)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(jìn)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(xué)研究60-76
• 4.1 本章用到的分維數(shù)計(jì)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(xué)研究61-65
• 4.2.1 分維數(shù)計(jì)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(xì)觀尺度下的分形幾何規(guī)律65-75
• 4.3.1 分維數(shù)計(jì)算67-74
• 4.3.2 巖石蠕變演化特征細(xì)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(xiàn)77-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況83

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3 馬珂;宛新林;賈偉風(fēng);宛傳虎;;巖石蠕變模型研究進(jìn)展及若干問題探討[J];中國煤炭地質(zhì);2011年10期

4 趙阿興;巖石蠕變破壞實(shí)驗(yàn)研究及其對(duì)地震預(yù)報(bào)的意義[J];地震地質(zhì);1992年01期

5 吳秀儀;劉長(zhǎng)武;沈榮喜;楊旭;;水壓與外力共同作用下的巖石蠕變模型[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2007年06期

6 羅潤林;阮懷寧;孫運(yùn)強(qiáng);朱昌星;;一種非定常參數(shù)的巖石蠕變本構(gòu)模型[J];桂林工學(xué)院學(xué)報(bào);2007年02期

7 劉傳孝;黃東辰;王龍;劉志浩;張秀麗;;巖石蠕變破壞實(shí)驗(yàn)曲線的微觀階段特征研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2011年S2期

8 曹文貴;袁靖周;王江營;翟友成;;考慮加速蠕變的巖石蠕變過程損傷模擬方法[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年02期

9 羅潤林;阮懷寧;朱昌星;;基于塑性強(qiáng)化和粘性弱化的巖石蠕變模型[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

10 陳云娟;;類巖石蠕變本構(gòu)試驗(yàn)的探究[J];工程與試驗(yàn);2010年S1期

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1 梅升華;;脆性狀態(tài)下巖石蠕變的實(shí)驗(yàn)研究[A];地球物理研究所四十年（1950-1990）[C];1990年

2 梅升華;;高溫下巖石蠕變的結(jié)構(gòu)理論和形式理論[A];地球物理研究所四十年（1950-1990）[C];1990年

3 孫強(qiáng);胡秀宏;冶小平;;巖石蠕變的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[A];第十屆全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2008年

4 孫強(qiáng);秦四清;馬平;;巖石蠕變的應(yīng)力-應(yīng)變比分析[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2007學(xué)術(shù)論文匯編(第七卷)[C];2008年

5 黃玉靈;陳明祥;;巖石蠕變對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的數(shù)值分析[A];巖土力學(xué)數(shù)值方法的工程應(yīng)用——第二屆全國巖石力學(xué)數(shù)值計(jì)算與模型實(shí)驗(yàn)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];1990年

6 陳新萬;;巖石蠕變特性的試驗(yàn)研究[A];全國首屆巖石錨固與注漿學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

7 王芝銀;唐明明;孫毅力;王怡;;巖石蠕變?nèi)^程與三軸應(yīng)力應(yīng)變曲線的關(guān)系研究[A];中國化學(xué)會(huì)、中國力學(xué)學(xué)會(huì)第九屆全國流變學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2008年

8 李成波;趙闖;黃建華;施行覺;;巖石蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反演的不唯一性[A];中國地球物理學(xué)會(huì)第二十四屆年會(huì)論文集[C];2008年

9 榮耀;許錫賓;靖洪文;趙明階;;不同含水巖石蠕變?cè)囼?yàn)電磁輻射頻譜分析[A];東北巖石力學(xué)與工程分會(huì)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2005年

10 金豐年;范華林;浦奎源;;巖石蠕變損傷模型研究[A];第九屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ卷[C];2000年

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3 范慶忠;巖石蠕變及其擾動(dòng)效應(yīng)試驗(yàn)研究[D];山東科技大學(xué);2006年

4 付志亮;巖石蠕變擾動(dòng)效應(yīng)與損傷特征理論與試驗(yàn)研究[D];山東科技大學(xué);2007年

5 李成波;巖石蠕變實(shí)驗(yàn)及非定常參數(shù)粘彈模型[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

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1 張曉雷;深部巖石蠕變演化特征的分形幾何學(xué)分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 袁靖周;巖石蠕變?nèi)^程損傷模擬方法研究[D];湖南大學(xué);2012年

3 翟有經(jīng);高應(yīng)力巖石蠕變與細(xì)觀試驗(yàn)研究[D];江西理工大學(xué);2013年

4 顏偉;巖石蠕變的FEM和PCA模擬算法研究[D];山東科技大學(xué);2005年

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