發(fā)布時間：2021-01-11 03:48

　　巖石的力學(xué)性質(zhì)受到許多因素的影響,例如巖石本身的成分和結(jié)構(gòu)、含水率和圍壓等。研究巖石力學(xué)性質(zhì)最主要的方法是進行力學(xué)試驗,許多專家和學(xué)者進行了大量的不同條件下巖石的單軸、三軸壓縮試驗,研究巖石的強度和變形特征,并借助各種先進的設(shè)備對巖石內(nèi)部的損傷和破壞過程進行監(jiān)測監(jiān)控。為給保障巖土工程施工安全和維護巖石工程的穩(wěn)定性提供一定的理論依據(jù),本文以砂巖、原煤、江持安山巖、狄野凝灰?guī)r為研究對象,通過開展不同圍壓、不同含水狀態(tài)條件下巖石的三軸壓縮試驗,分析了圍壓、含水狀態(tài)和巖性對巖石變形特性及變形局部化演化的影響,其主要研究工作及取得的研究結(jié)論如下:（1）在峰值應(yīng)力之前,不同試驗條件下的巖石試件表面的應(yīng)變均勻分布,變形以一個近似恒定的速率增長,峰值應(yīng)力附近出現(xiàn)變形集中的區(qū)域,但此時變形集中區(qū)域內(nèi)外的應(yīng)變相差不大,到峰值應(yīng)力之后變形集中區(qū)域內(nèi)的應(yīng)變快速增加,形成變形局部化帶,最終在變形局部化帶的位置出現(xiàn)宏觀破裂裂紋。（2）各試驗條件下巖石試件不同位置虛擬應(yīng)變片應(yīng)變在峰值應(yīng)力之前基本一致且近似呈線性增長,巖石試件的變形較為均勻,峰值應(yīng)力之后由于不同位置試件的損傷和破壞情況不同而產(chǎn)生較大的分離,不同位置主... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

數(shù)字圖像相關(guān)原理圖[61]

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文8其中，C=1時代表兩個子區(qū)域為完全相關(guān)，C=0時則代表兩個子區(qū)域為不相關(guān)。3D-DIC則是由Lou等[62]最先提出，其原理是將雙目立體視覺原理和散斑圖像匹配技術(shù)相結(jié)合，從而還原變形前后被測物體表面的三維空間坐標(biāo)，獲得物體表面形貌及三維空間坐標(biāo)。①3D-DIC系統(tǒng)的測量原理1）雙目立體視覺基本原理雙目立體視覺基本原理如圖2.2所示，在目標(biāo)物體前方布置呈一定夾角的兩臺相機，假設(shè)在空間中有M和N兩個點，M點在相機1和相機2的相平面中各自對應(yīng)的像點為m和m,點，在知道相機的參數(shù)和m、m,點分別在兩個相平面的坐標(biāo)的前提下，就可以唯一確定在空間中M點。同理可以根據(jù)m和n,兩個像點便可在空間中唯一確定點N。因此根據(jù)相同的原理，可以確定物體表面在分析區(qū)域內(nèi)每個點的空間坐標(biāo)。圖2.2雙目立體視覺技術(shù)基本原理示意圖Fig.2.2Schematicdiagramofbinocularstereovisiontechnoogy2）散斑圖像匹配在雙目立體視覺技術(shù)的基礎(chǔ)上，對兩個相機采集到的散斑圖像進行匹配，便可以對試件的變形進行測量，如圖2.3所示。圖像匹配的一方面是相關(guān)搜索，這個過程主要匹配同一臺相機拍攝的同一物體在不同變形狀態(tài)下的散斑圖像，另一方面是進行立體匹配相機1和相機2拍攝的同一物體在相同變形狀態(tài)下的散斑圖像。如圖2.3所示，首先在相機1拍攝的散斑圖像中選取一個分析計算區(qū)域，然后在分析區(qū)域中選取一個種子點，在相機2中應(yīng)用圖像散斑匹配的相關(guān)算法進行種子

2巖石表面變形非接觸測量方法及其測試系統(tǒng)9點的匹配，完成后即意味著建立好了同一目標(biāo)在相機1和相機2相對應(yīng)點的聯(lián)系；對相機1中的分析區(qū)域進行所有狀態(tài)下散斑圖像的相關(guān)匹配，根據(jù)已經(jīng)匹配成功的種子點對相機2中的散斑圖像一次進行完相關(guān)匹配，最終實現(xiàn)在所有狀態(tài)下相機1和相機2全部散斑圖像的成功匹配。試驗的過程中，采集到的一系列散斑圖像，以第一張圖像狀態(tài)為基準(zhǔn)，對后面的圖像進行變形計算。結(jié)合雙目立體視覺原理和圖像匹配技術(shù)，最終可以通過軟件計算出物體表面的三維變形場信息。圖2.3散斑圖像匹配Fig2.3Speckleimagematching2.23D-DIC非接觸變形測試系統(tǒng)構(gòu)建研究巖石物理力學(xué)性質(zhì)的重要手段是進行常規(guī)三軸壓縮試驗，三軸應(yīng)力狀態(tài)下巖石的力學(xué)性質(zhì)更接近于實際工程中的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下巖體的力學(xué)性質(zhì)，可以作為巖土工程的設(shè)計和施工的理論依據(jù)。已經(jīng)有很多關(guān)于三軸壓縮試驗條件下巖石力學(xué)性質(zhì)的成果，但是由于傳統(tǒng)三軸壓縮試驗多是用金屬材料制作的壓力室，其可以進行較高圍壓下的三軸壓縮試驗，但由于壓力室不透明的特點導(dǎo)致無法觀測到在試驗過程中試件表面的變形和破壞情況。借助重慶大學(xué)自主研發(fā)的可視化三軸壓縮伺服控制試驗系統(tǒng)[63]，能夠較好地實現(xiàn)對試驗過程中巖石表面的變形破壞進行觀測并且實時記錄和采集。可視化三軸壓縮伺服控制試驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)巖石的單軸壓縮、常規(guī)三軸壓縮、巴西劈裂以及蠕變、松弛和廣義應(yīng)力松弛等力學(xué)試驗。應(yīng)用透明的三軸壓力室特征，構(gòu)建了3D-DIC系統(tǒng)，采用了三組三維采集單元進行同步采集散斑圖像，實現(xiàn)三軸試驗系統(tǒng)與3D-DIC系統(tǒng)的信號同步進行，并通過對巖石試驗過程中采集的散斑圖像進行計算，從而獲得試件表面的變形場云圖�？梢暼S伺服控制試驗系統(tǒng)的原理示意圖和實物圖如圖2.4?


本文編號：2970020