發(fā)布時間：2020-05-15 10:10

【摘要】：巖石物理試驗是客觀研究巖石物理力學(xué)性質(zhì)的方法,為了使其對工程的預(yù)測效果,通常試驗的成本花費(fèi)高,周期長,且某些情況下由于工程地質(zhì)的復(fù)雜性導(dǎo)致誤差大。在同一個研究地區(qū),難以獲取具有各種具有不同微觀結(jié)構(gòu)的巖石樣本來進(jìn)行試驗從而研究其對巖石物理力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)值模擬已經(jīng)成為最經(jīng)濟(jì)且行至有效的科學(xué)研究方法。如對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬從而確定其可靠度,對地下洞室進(jìn)行數(shù)值模擬從而確定可能發(fā)生巖爆事故的區(qū)域等。目前,巖土工程學(xué)科中的數(shù)值模擬已經(jīng)成為巖土學(xué)科研究的重要手段。相比于巖石物理力學(xué)實驗,其可以節(jié)省大量的人力資源、物力資源及資金,并且可以在微觀尺度上定量考察各種因素(如孔隙)對巖石物理力學(xué)性質(zhì)的影響。另外,數(shù)值模擬可計算在常規(guī)巖石物理力學(xué)試驗中無法直接測量的物理力學(xué)性質(zhì),如三相相對滲透率等。本文利用CT掃描實驗,獲取了福建行洛坑砂巖的CT掃描圖片,與常規(guī)數(shù)字圖像處理方法相比,本文采用了一種全變分圖像去噪模型,利用邊緣檢測算子獲得了合適的參數(shù),在去除CT掃描圖像噪聲的同時,保留了其邊緣輪廓及紋理等細(xì)節(jié)方面的信息,使處理完成的CT圖像盡可能精確的反映巖石中孔隙的空間分布規(guī)律。根據(jù)處理完成的CT掃描圖片,采用移動立方體算法,通過構(gòu)建二義性分辨表,同時解決了在生成網(wǎng)格時可能會出現(xiàn)的面二義性和體二義性問題,在拓?fù)渖洗_保了生成的表面模型的正確性。結(jié)合頂點去重算法和自適應(yīng)分支八叉樹算法去除其中的重復(fù),劣質(zhì)的網(wǎng)格,提升了其網(wǎng)格質(zhì)量。以建立的巖心表面網(wǎng)格模型中為輸入域,提出自適應(yīng)內(nèi)部節(jié)點生成算法,通過改進(jìn)的德洛內(nèi)四面體算法建立了巖心四面體網(wǎng)格模型;其次以之前建立的三維巖心四面體網(wǎng)格模型為參考模型,在模擬退火算法中采用兩點概率控制函數(shù),線性路徑控制函數(shù)和分形控制函數(shù)重構(gòu)了在幾何性質(zhì)上與參考模型不相同,但在拓?fù)?力學(xué)性質(zhì)上與參考模型等價的三維巖心數(shù)值模型,生成的巖心數(shù)值模型可以根據(jù)較少的室內(nèi)試驗的結(jié)果來預(yù)測宏觀意義上的巖體物理力學(xué)性質(zhì),且初步探討了在該模型下孔隙對巖石的斷裂機(jī)理的影響。本文研究為巖石的數(shù)值模擬研究提供了新的方法和思路,也為巖石的斷裂機(jī)理研究提供了直觀描述的手段。
【圖文】：

圖 1.2 切片組合法的工序流程Fig.1.2 The working process of slice combination method離子束-掃描電鏡法是在切片組合法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，，也屬切片組合法相比，聚焦離子束-掃描電鏡法在技術(shù)上有改進(jìn)，巖樣鍍上鉑金，放入加工室內(nèi)，抽真空，通過聚焦離子束對鍍割得到一個參考的標(biāo)志，然后旋轉(zhuǎn)樣品臺至適當(dāng)?shù)那忻嫖恢�，樣進(jìn)行微尺度切割，然后通過掃描電鏡的電子束成像，通過這程就能獲得了一定體積的巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖片，如圖 1.3 所示[1

圖 1.2 切片組合法的工序流程Fig.1.2 The working process of slice combination method聚焦離子束-掃描電鏡法是在切片組合法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，也屬于切片組一類。與切片組合法相比，聚焦離子束-掃描電鏡法在技術(shù)上有改進(jìn)，其基本流首先將巖樣鍍上鉑金，放入加工室內(nèi)，抽真空，通過聚焦離子束對鍍了鉑金的進(jìn)行切割得到一個參考的標(biāo)志，然后旋轉(zhuǎn)樣品臺至適當(dāng)?shù)那忻嫖恢茫ㄟ^聚焦束對巖樣進(jìn)行微尺度切割，然后通過掃描電鏡的電子束成像，通過這樣重復(fù)的成像過程就能獲得了一定體積的巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖片，如圖 1.3 所示[13-16]。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU45

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉文;吳傳生;許田;;自適應(yīng)全變分圖像去噪模型及其快速求解[J];計算機(jī)應(yīng)用研究;2011年12期

2 朱澤奇;肖培偉;盛謙;劉繼國;冷先倫;;基于數(shù)字圖像處理的非均質(zhì)巖石材料破壞過程模擬[J];巖土力學(xué);2011年12期

3 劉京紅;姜耀東;趙毅鑫;祝捷;;基于CT圖像的巖石破裂過程裂紋分形特征分析[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年04期

4 朱紅光;謝和平;易成;劉征;劉慧欣;王洪濤;;巖石材料微裂隙演化的CT識別[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2011年06期

5 王家祿;高建;劉莉;;應(yīng)用CT技術(shù)研究巖石孔隙變化特征[J];石油學(xué)報;2009年06期

6 趙永峰;陳世江;;基于VC++巖石CT圖像的分形研究[J];采礦技術(shù);2008年06期

7 尹小濤;王水林;黨發(fā)寧;丁衛(wèi)華;陳厚群;;CT實驗條件下砂巖破裂分形特性研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2008年S1期

8 趙陽升;孟巧榮;康天合;張寧;愪保平;;顯微CT試驗技術(shù)與花崗巖熱破裂特征的細(xì)觀研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2008年01期

9 盛金昌;劉繼山;速寶玉;;基于圖像數(shù)字化技術(shù)的裂隙巖石多場耦合分析[J];工程力學(xué);2007年10期

10 朱珍德;楊永杰;蔣志堅;王春娟;朱明禮;陳衛(wèi)忠;;用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行膨脹紅砂巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)動態(tài)劣變特征研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2007年10期

本文編號：2664866