浅谈基于数字图像处理技术的岩石细观量化试验研究

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1、-y843128分类号一UDC(DDC)TU4624河浮硕士学学号：Q三3Q§Q至Q≥里密级玉．大位舅穸论文基于数字图像处理技术的岩石细观量化试验研究渠文平指导教师姓名塞堡徨教援逦篷盔堂羞±工程硒究压．直塞直酉鏖路!呈．申请学位级别亟±专业名称羞±工程．论文提交日期：2QQ鱼生3旦鱼目论文答辩日期：2Q笾生3旦22旦学位授予单位和日期：逦连太堂2QQ量生垒旦!Q目答辩委员会主席：旌建勇论文评阅人：塞焦、匿垂蝰2006年3月中国南京摘要岩石是一种多尺度材料，以往的研究大多是在宏观尺度下进行的，由于岩石在外部荷载作用下的断裂乃至

2、破坏足由于处于细观尺度的微裂隙的增长和贯通引起的，所以对处于细观尺度的微裂隙进行量化分析，对于了解和研究岩石的力学性质有一定的意义。岩石的细观量化试验研究首先从损伤理论和微观量化理论一体视学出发，构筑一套细观量化试验方法，解决从试验制样、试验设备到试验程序等相关问题。试验采用扫描电镜为观测工具，对四川锦屏大理岩进行了观测，得到了大量岩石细观结构图片。其次，基于数字图像处理理论，利用区域生长算法对获取到的图片进行了处理，并编制相关程序实现图像增强和图像分割，然后运用体视学理论从分割后的二值化图像中提取微裂隙的长度、方位角、宽度

3、、面积和周长等微裂隙细观信息。再次，利用统计学理论对获取到的微裂隙细观信息进行统计分析，得到各参数的统计规律，进一步利用蒙特号罗理论模拟岩石细观结构体积表征单元(REV)。最后，依据几何损伤理论得到基于岩石细观量化试验的岩石REV的初始损伤张量，将其引入到GSwoboda的损伤理论中，模拟得到单轴压缩试验和常规三轴压缩试验的应力～应变关系，并与实际试验的结果进行了比较。结果显示可以较准确模拟两种力学状态下的应力一应变关系。关键字：大理岩细观结构体视学SEM图像处理损伤力学ABSTRACTRockiSamulti—scalem

4、aterial，whichusedtoberesearchedatmacroscopicalscale．Becausethefractureandfailureofrockunderloadingiscausedbymicrocracks’growingandpropagatingatmeso—scale，itishelpfultounderstandthemechanicalbehaviorofrockbyquantitativelyinvestigatingmesostructureofrock．First，basedo

5、ndamagemechanicsandstereologytheory,thetestofquantificationofrockmeso—structureisdesigned．Somerelatingissuessuchasspecimenpreparation．experimentequipmentandexperimentroutinesaresealeddown．Thetesttakesscanningelectronmicroscop“SEM)astheobserver,andthousandsofmeso—st

6、ructuralimagesofmarbleofJinpinginSichuanprovinceareobtained．Second，basedonimageprocessingtechnique，theimagesofmeso—structuralimagesofmarblewereprocessedbyregionalgrowingtheory．ThewholeprocessisprogrammedbyMatlabandthemicrocracks’meso-structuralinformationsuchasleng

7、th，angle，width，area．perimeter,etcarealsoobtainedbyMatlabaccordingtostereologytheory．Third，themicrocracks’meso—structuralinformationisprocessedbystatisticaltheory．BasedOilthestatisticallawofthemicrocracks。meso—structuralinformation，theRepresentativeElementVolume(REV

8、)ofrockatmeso—scaleisdecidedbyMonteCarlotheory．Finally,basedongeometricaldamagemechanics，theinitialdamagetensorofREVofrockatmeso—scaleisobtained．