第一章 分形节理中应力波传播的研究背景和发展历程 1
1.1 项目的研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 节理表面形貌研究进展 2
1.2.2 应力波穿越节理面时传播规律的研究进展 16
第二章 分形与应力波基础知识 24
2.1 分形基础知识 24
2.1.1 分形与分形空间 24
2.1.2 分维及其量测方法 25
2.1.3 分形维数的估测 29
2.2 应力波基础知识 38
2.2.1 波动方程的建立 38
2.2.2 一维波动方程的求解 43
第三章 节理面分形特性研究 48
3.1 引言 48
3.2 试样加工 49
3.3 实验设备简介 51
3.4 实验步骤 52
3.5 节理面分形特性分析 54
3.5.1 节理面维数计算 54
3.5.2 维数计算成果讨论 60
3.6 节理面剖切线分形特性分析 62
3.6.1 剖切线维数计算 62
3.6.2 所有维数与截距的统计性分析 65
3.7 基于BP网络的节理面维数预测 66
3.7.1 BP网络原理简介 66
3.7.2 BP网络的建立 68
3.7.3 网络训练及其误差分析 68
3.7.4 网络仿真 70
3.8 结论 70
第四章 节理面图像分形特征研究 82
4.1 节理面图像自相似分形特征初探 82
4.1.1 引言 82
4.1.2 节理面二值化图像分形特性分析 82
4.1.3 节理面灰度图像分形特性分析 87
4.1.4 节理RGB图像分形特性分析 91
4.2 节理面图像自仿射分形特征初探 100
4.2.1 引言 100
4.2.2 YUV维数计算方法 101
4.2.3 YUV维数实验测试及分析 106
4.2.4 三类维数趋势比较分析 113
4.2.5 结论 114
第五章 节理对应力波波速影响规律研究 116
5.1 单一粗糙节理对应力波波速影响规律研究 116
5.1.1 引言 116
5.1.2 应力波穿越分形节理时的波速 117
5.1.3 参数研究 120
5.1.4 节理岩石的超声波实验 124
5.1.5 分析与讨论 125
5.1.6 结语 126
5.2 两条粗糙节理对应力波波速影响规律研究 127
5.2.1 引言 127
5.2.2 实验原理及设备简介 128
5.2.3 实验过程 129
5.2.4 软件简介及数据分析方法 129
5.2.5 分析与讨论 135
5.2.6 比较研究 136
第六章 节理表面形貌对应力波能量耗散影响规律 139
6.1 单一节理维数对应力波能量耗散影响规律 139
6.1.1 引言 139
6.1.2 节理面扫描实验 140
6.1.3 SHPB实验 141
6.1.4 现象的微观机制解释 144
6.1.5 结论 145
6.2 单一节理分形截距对应力波能量耗散影响规律 145
6.2.1 引言 145
6.2.2 实验过程 146
6.2.3 实验成果分析 151
6.2.4 实验现象的机制分析 154
6.2.5 结论 155
6.3 两条节理自仿射维数对应力波能耗的影响规律 155
6.3.1 引言 155
6.3.2 含两条粗糙平行节理的岩样制作方法 157
6.3.3 节理面形貌特征分析 158
6.3.4 两条粗糙平行节理对应力波能量的影响 162
6.3.5 结论 168
第七章 两条节理多参数对应力波能量耗散影响规律研究 169
7.1 引言 169
7.2 SHPB研究节理岩石能耗规律的可行性分析 170
7.3 实验设备简介 171
7.4 实验原理 172
7.5 加载波形的选择 176
7.6 实验过程 178
7.7 应力波穿越节理时的能耗规律分析 179
7.7.1 数据处理软件简介 179
7.7.2 应力波动曲线 179
7.7.3 节理参数对能耗的影响规律 183
7.8 基于能量耗散理论的实验规律机制分析 187
7.8.1 能量种类 187
7.8.2 主要能耗形式的微观机制 188
7.8.3 能量耗散过程分析 189
7.8.4 实验规律的机制分析 190
7.9 四参数影响下的能耗规律分析 191
7.9.1 网络的构架 191
7.9.2 网络预测分析 191
7.10 结论 192
第八章 应力波穿越分形节理时的透反射规律理论研究 196
8.1 单一节理对应力波传播影响规律探讨 196
8.1.1 引言 196
8.1.2 理论推导 198
8.1.3 参数研究 204
8.1.4 理论与实验的对比分析 208
8.1.5 结论 212
8.2 两条节理对应力波传播影响规律探讨 213
8.2.1 理论推导 213
8.2.2 理论与实验对比分析 215
8.2.3 结论 216
主要参考文献 217