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摘要
由于岩石介质的非均质性、不透明性和多孔隙特性,在物理试验或数值模拟中真实体现其内部三维细观结构具有一定困难。采用CT扫描技术、边缘检测算法、滤波算法、三维点阵映射与重构算法,结合有限元并行计算,建立了可以反映岩体内部细观结构的三维非均匀数值模拟方法。通过对不同孔隙分布特征和孔隙率的玄武岩试样进行CT扫描,构建了三维细观巴西盘数值模型,研究岩石三维细观孔隙对其宏观破坏机制及力学性质的影响。数值试验结果表明:孔隙空间分布特征与孔隙率同时对岩石裂纹扩展模式与抗拉强度产生显著影响,孔隙的存在极大地削弱了玄武岩的抗拉强度;当孔隙率较低且孔隙分布稀疏时,次裂纹较少;当孔隙率较高时,次裂纹较多;采用数字图像处理技术统计计算了试样的孔隙率,并得到孔隙率与抗拉强度呈指数分布的规律。在重构模型中采用中值滤波处理可以提高数字模型的精度,运用所建立的数值模型,可以真实体现岩石的三维精细结构,为研究岩石细观结构对其力学行为的影响提供了一种有效方法。
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