【摘要】：準確表征與直觀顯示巖體復雜的內部結構與應力場是解決諸多地下工程問題的基礎和關鍵.本文運用CT成像、三維重構和3D打印技術制備了包含復雜裂隙的天然煤巖模型,借助三維應力凍結和光彈技術,直觀定量地顯示了單軸壓縮載荷作用下復雜裂隙煤巖內部的應力場分布特征.研究表明:通過3D打印技術制備的煤巖模型具有與天然煤巖一致的裂隙結構特征;3D模型的單軸抗壓強度、彈性模量和泊松比等力學性能指標接近于天然裂隙煤巖;在不連續(xù)裂隙周邊的高應力分布區(qū)域以及應力級差等方面,3D模型的實驗結果與數值模擬結果具有較好的一致性;該方法能夠直觀定量地顯示不連續(xù)不規(guī)則裂隙對煤巖的強度、變形以及應力集中區(qū)的影響.3D模型打印與應力凍結技術相結合為實現地下巖體內部復雜結構與三維應力場分布的定量表征與可視化,以及印證數值模擬結果提供了新途徑.
[Abstract]:Accurate representation and visualization of complex internal structure and stress field of rock mass is the foundation and key to solve many underground engineering problems. In this paper, using CT imaging, 3D reconstruction and 3D printing techniques, a natural coal rock model containing complex fractures has been prepared, with the help of 3D stress freezing and photoelastic techniques. The distribution characteristics of stress field in coal and rock under uniaxial compression loading are shown visually and quantitatively. The results show that the coal and rock model prepared by 3D printing technology has the same fracture structure characteristics as natural coal and rock. The uniaxial compressive strength, elastic modulus and Poisson's ratio of 3D model are close to those of natural fractured coal and rock. The experimental results of 3D model are in good agreement with those of numerical simulation in the area of high stress distribution and stress level difference around discontinuous fractures, and this method can directly and quantitatively show the strength of discontinuous irregular fractures to coal and rock. The combination of deformation and stress concentration zone. 3D model printing and stress freezing technology provide a new way to realize the quantitative characterization and visualization of complex structure and three-dimensional stress field distribution in underground rock mass and to verify the numerical simulation results.
【作者單位】： 中國礦業(yè)大學煤炭資源與安全開采國家重點實驗室;中國礦業(yè)大學深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室;四川大學水力水電學院;中國礦業(yè)大學(北京)力學與建筑工程學院;
【基金】：國家杰出青年科學基金(51125017) 國家自然科學基金(51374213) 國家重點基礎研究發(fā)展計劃(2010CB226804,2011CB201201)資助
【分類號】：TP334.8

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 于吉紅;董久敏;蘇濤;白曉明;葛先軍;;數據挖掘可視化技術應用與研究[J];海軍航空工程學院學報;2006年01期

2 劉旭龍;洪文學;劉平;吳振英;;一種用于評估面癱嚴重程度的可視化方法[J];燕山大學學報;2010年02期

3 陳立新;;中國力學可視化知識圖譜分析研究[J];情報探索;2010年08期

4 朱道學;張瑞;陳金芳;;可視化方法在化工傳遞研究過程中的進展[J];武漢工程大學學報;2011年06期

5 劉曉平;陳欣;路強;唐益明;;功能樹相似推理過程的可視化方法研究[J];圖學學報;2012年04期

6 莫永華;何良泉;;從一見鐘情到心有靈犀:可視化分層語法框架[J];廣西師范學院學報(自然科學版);2013年01期

7 胡華全;吳玲達;楊超;宋漢辰;;時變網絡可視化研究綜述[J];系統仿真學報;2013年09期

8 楊春捷,劉生民;地面環(huán)境氣象參數可視化方法[J];兵工自動化;1993年03期

9 胡宏濤,朱鋒璧,祿樂濱;一種多變量數據的可視化方法[J];現代電子技術;2000年10期

10 周璐,符尚武,李曉梅;二維復雜向量場可視化方法研究及應用[J];計算機研究與發(fā)展;2001年02期

相關會議論文 前10條

1 陳洪亮;譚建榮;;基于相密度的混沌吸引子可視化方法研究[A];中國圖象圖形學會第十屆全國圖像圖形學術會議（CIG’2001）和第一屆全國虛擬現實技術研討會（CVR’2001）論文集[C];2001年

2 吳曉莉;史美萍;;晶體生長實驗流場數據的可視化研究[A];’2004系統仿真技術及其應用學術交流會論文集[C];2004年

3 余弦;吳鋒;;一種危險品運輸車輛監(jiān)控信息可視化方法[A];浙江省信號處理學會2011學術年會論文集[C];2011年

4 柳佳佳;;可視化與地圖學[A];中國地理信息系統協會第四次會員代表大會暨第十一屆年會論文集[C];2007年

5 吳鵬;李思昆;;基于本體論的社會網絡信息建模與可視化方法[A];中國計算機圖形學進展2008--第七屆中國計算機圖形學大會論文集[C];2008年

6 張毅;華一新;曹亞妮;曹一冰;;面向談判劃界的國界信息可視化方法研究與實踐[A];第四屆“測繪科學前沿技術論壇”論文精選[C];2012年

7 劉曉平;李書杰;石慧;;規(guī)律維問題初探[A];計算機技術與應用進展——全國第17屆計算機科學與技術應用（CACIS）學術會議論文集（下冊）[C];2006年

8 周獻中;顧衛(wèi)江;;一個基于過程的可視化決策系統設計與實現[A];西部開發(fā)與系統工程——中國系統工程學會第12屆年會論文集[C];2002年

9 趙志強;阮宗才;陸祖宏;;一種三維腦圖像數據遠程可視化新方法[A];第十三屆全國圖象圖形學學術會議論文集[C];2006年

10 季浩;李書杰;劉曉平;;規(guī)律維的建模與可視化方法研究[A];全國第19屆計算機技術與應用（CACIS）學術會議論文集（下冊）[C];2008年

相關重要報紙文章 前2條

1 本報記者 李聞芝;可視化技術推動制品品質提升[N];中國化工報;2005年

2 龐小平;不可多得的地圖精品[N];中國測繪報;2005年

相關博士學位論文 前10條

1 張雷;心臟電生理的快速仿真和交互式可視化方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 吳曉莉;面向空間遙科學實驗的流場可視化技術研究[D];國防科學技術大學;2007年

3 孫揚;多變元網絡數據可視化方法研究[D];國防科學技術大學;2010年

4 王安慧;基因組信息的計算機可視化若干關鍵技術研究[D];東北大學;2010年

5 康蘇海;三維水動力數值模擬及可視化研究[D];大連理工大學;2011年

6 呂新榮;基于CTA影像的血管可視化技術研究[D];西安電子科技大學;2009年

7 張柱金;DNA序列二維可視化研究[D];華中科技大學;2011年

8 劉振平;工程地質三維建模與計算的可視化方法研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2010年

9 徐華勛;復雜流場特征提取與可視化方法研究[D];國防科學技術大學;2011年

10 馬曉晨;工業(yè)CT數據分析及可視化關鍵技術研究[D];天津大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 雷琴琴;面向像素的可視化技術研究[D];北京交通大學;2008年

2 胡太銀;面向色彩管理的可視化技術研究[D];西安電子科技大學;2002年

3 李佳書;基于多元圖表示原理的可視化分類方法研究[D];燕山大學;2006年

4 林德全;基于可視化技術的減震數據處理的研究與應用[D];吉林大學;2012年

5 顧春彥;國家電網信息中心可視化展現平臺的設計與實現[D];北京工業(yè)大學;2013年

6 劉曉強;面向土木工程數值模擬的可視化方法研究[D];清華大學;2013年

7 王香能;可視化技術在空間數據應急獲取管理中的應用研究[D];國防科學技術大學;2009年

8 劉大龍;太陽輻射數據處理及其可視化[D];西安建筑科技大學;2006年

9 呂陽;電力系統運行狀態(tài)的雙屏顯示可視化研究[D];大連理工大學;2004年

10 劉壽鑫;面向海洋虛擬現實和可視化渲染引擎的設計與實現[D];中國海洋大學;2012年

，

本文編號：2162276