基于CT图像处理的冻结岩石细观结构及损伤力学特性PDF电子书下载

第1章 绪论 1

参考文献 6

第2章 岩石损伤力学基础 8

2.1 损伤及其分类 8

2.2 损伤力学研究内容及方法 9

2.3 连续介质损伤力学基本理论 12

2.3.1 连续介质损伤力学的热力学基础 12

2.3.2 等效性假说 15

2.3.3 损伤变量与热力学状态变量 18

2.3.4 损伤的测量 20

2.4 损伤演化方程和损伤本构关系 21

2.5 岩石类材料损伤本构模型 22

2.6 岩石损伤理论研究现状 26

2.6.1 常温下岩石损伤理论研究现状 26

2.6.2 低温下岩石损伤力学研究现状 29

参考文献 32

第3章 岩石细观结构损伤 38

3.1 岩石细观损伤研究概述 38

3.2 岩石损伤演化的细观特征 43

3.2.1 细观损伤演化与细观主裂纹的形成方式 43

3.2.2 初始损伤对岩石细观损伤演化的影响 44

3.2.3 岩石的细观主裂纹与分支裂纹特征 45

3.3 岩石初始细观损伤的形式及特点 46

3.3.1 岩石初始细观损伤的主要形式 46

3.3.2 典型岩石初始细观损伤的特点 47

3.4 岩石时效损伤的细观特征 47

3.4.1 反复加载条件下岩石的细观损伤特征 47

3.4.2 蠕变条件下岩石细观损伤 48

3.5 不同组构岩石细观损伤形成机制 48

3.5.1 胶结结构岩石破裂形成机制 48

3.5.2 结晶联结岩石的破裂形成机制 49

3.6 岩石的细观损伤破坏机理 49

3.6.1 岩石加载变形过程中各阶段的细观损伤特征 49

3.6.2 细观贯通性主裂纹的形成与岩石破坏 50

3.6.3 岩石破坏的剪切机理 51

3.6.4 岩石的细观损伤破坏机理 52

3.7 岩石细观损伤破坏分析理论 53

参考文献 56

第4章 数字图像处理理论与技术 60

4.1 数字图像处理技术在岩土工程中的应用概况 60

4.1.1 基于数字图像的岩土体力学性质分析 60

4.1.2 基于数字图像的室内试验测量 63

4.1.3 基于数字图像的现场勘察及地质信息分析 65

4.1.4 岩体结构数字识别 68

4.1.5 隧道掌子面地质分析 69

4.2 数字图像处理基础 71

4.2.1 图像与数字图像 71

4.2.2 图像的灰度值 72

4.2.3 灰度直方图 72

4.3 数字图像处理的目的和内容 73

4.4 数字图像处理的方法 74

4.5 常用数字图像处理技术及原理 76

4.5.1 图像增强技术 76

4.5.2 边缘检测技术 87

4.5.3 图像分割技术 89

4.5.4 图像三维重建技术 96

参考文献 97

第5章 岩石细观损伤结构的CT识别 100

5.1 岩石细观结构损伤的检测方法 100

5.1.1 结构分析法 100

5.1.2 性能测试法 102

5.2 岩石细观损伤力学问题的CT识别 105

5.2.1 岩石常规加载试验的CT损伤检测 106

5.2.2 环境因素条件下岩石细观损伤检测 109

5.2.3 CT试验结果分析方法及应用现状 110

5.3 CT扫描技术原理 111

5.3.1 CT扫描技术的物理原理 111

5.3.2 CT扫描技术的数学原理 112

5.3.3 CT图像的形成及特征 113

5.3.4 CT图像数据的基本公式 114

5.3.5 CT技术术语的物理解释 116

5.3.6 CT试验在岩石损伤中的应用范围 118

5.3.7 岩石细观损伤CT数与岩石损伤密度 119

5.4 岩土力学CT试验过程 122

5.4.1 岩土力学CT试验试样 123

5.4.2 岩土力学CT试验过程与方法 124

5.5 岩石CT试验分析方法 127

5.5.1 CT试验结果分析流程 127

5.5.2 岩石CT图像的信息提取 127

5.5.3 直观的CT图像分析法 128

5.5.4 CT数分析方法 129

5.5.5 统计频率分析方法 130

5.5.6 图像运算处理法 130

5.5.7 CT图像三维重采样方法 131

参考文献 132

第6章 常温压缩荷载作用下岩石损伤力学试验研究 138

6.1 页岩加载过程的CT试验 138

6.2 基于图像增强技术的损伤分析 141

6.2.1 伪彩色增强 141

6.2.2 灰度变换增强 144

6.2.3 图像锐化 151

6.3 加载过程中页岩细观结构的获取 154

6.3.1 阈值分割法 154

6.3.2 边缘检测法 156

6.3.3 压缩荷载下岩石细观结构的损伤分析 161

参考文献 162

第7章 低温冻结岩石细观结构的CT识别 164

7.1 低温冻结作用对岩石细观结构损伤的影响分析 164

7.1.1 低温冻结作用对孔隙岩石的影响 164

7.1.2 低温冻结作用对裂隙岩石的影响 165

7.2 低温饱和冻结岩石CT扫描试验 166

7.2.1 试验条件及扫描过程 166

7.2.2 CT扫描试验结果及分析 170

7.2.3 冻结岩石CT图像的特征分析 176

7.3 低温冻结作用对岩石细观结构的损伤分析 178

7.3.1 基于伪彩色增强技术的分析 178

7.3.2 基于CT数直方图技术的分析 187

7.3.3 基于三值化分割技术的分析 192

7.3.4 基于边缘检测技术的分析 200

参考文献 205

第8章 冻结过程中岩石细观结构及水冰含量分析 207

8.1 体视学原理 207

8.1.1 体视学概况 207

8.1.2 体视学基本构成关系 208

8.1.3 冻结岩石细观结构参数计算公式 211

8.2 基于体视学原理的冻结过程岩石细观结构参数定量计算 213

8.2.1 冻结岩石细观结构参数随温度变化情况描述 213

8.2.2 冻结岩石细观结构参数统计及分析 217

8.3 冻结过程岩石内水冰含量理论表达及验证 221

8.3.1 未冻水含量与温度关系的热力学理论 221

8.3.2 水冰含量与温度关系的理论公式 223

8.3.3 基于CT扫描试验结果的水冰含量理论分析验证 224

8.3.4 冻结岩石内冰膨胀力与温度关系理论表达式 225

参考文献 227

第9章 温度-荷载联合作用下岩石宏-细观损伤力学特性 229

9.1 岩石细观力学理论基础 229

9.2 荷载作用下冻结岩石宏-细观损伤本构模型建立 233

9.2.1 基于细观力学的冻结岩石等效弹性模量 233

9.2.2 单轴压缩荷载作用下冻结岩石损伤本构关系 239

9.2.3 荷载作用下冻结岩石宏-细观损伤本构模型的建立 242

9.3 模型验证 243

9.3.1 荷载作用下冻结岩石损伤变量特性分析 243

9.3.2 荷载作用下冻结岩石损伤本构模型验证 245

参考文献 245

第10章 基于数字图像数值分析方法（DIP-FEM）的冻结岩石损伤特性 247

10.1 数字图像数值分析法（DIP-FEM） 247

10.2 冻融页岩温度场分布规律及损伤特性的DIP-FEM分析 249

10.2.1 页岩二维细观结构图形几何矢量化 249

10.2.2 基于DIP-FEM方法的冻融页岩温度场分布规律探讨 251

10.3 冻结过程中岩石损伤力学特性的DIP-FEM分析 261

10.3.1 冻结岩石CT图像的三维重建 261

10.3.2 冻结过程中岩石损伤力学特性数值试验 265

10.3.3 冻结过程中岩石温度场分布规律及损伤特性分析 267

10.3.4 冻结岩石冰膨胀力及受荷峰值强度随温度演化规律数值分析 272

参考文献 275