多条节理构形及其对应力波传播规律的影响研究

基本信息
批准号:50974091
项目类别:面上项目
资助金额:36.00
负责人:谢和平
学科分类:
依托单位:四川大学
批准年份:2009
结题年份:2012
起止时间:2010-01-01 - 2012-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李业学,李碧雄,张茹,彭琦
关键词:
两条节理岩体RGB图像分形应力波
结项摘要

通过试验与理论相结合的研究手段,提出了RGB图像维数计算理论,探讨应力波在含两预制分形节理岩体中的传播规律。主要研究内容包括:采用分形理论与图像学交叉学科理论,研究节理面真彩图像的分形特性,建立RGB图像维数计算理论,提出节理表面形貌描述的新方法。运用超声波穿越两预制节理的试验手段,研究分形节理对应力波波速传播的影响规律,建立节理面维数与应力波波速间定量关系。基于节理岩体的SHPB试验,探讨节理对应力波能量耗散的影响规律,提出反映节理参数(维数)影响的应力波能耗表达式,并采用能量耗散原理剖析出现上述规律的物理机理。采用分形损伤理论,建立节理的分形损伤本构关系;基于位移不连续体模型,推导应力波穿越单一分形节理时的透反射系数;在此基础上,引入"叠加修正系数",推导应力波穿越两条分形节理时的透射系数,并与节理岩体的SHPB试验结论进行对比分析,验证理论推导的正确性。

项目摘要

本项目综合采用理论推导、物理实验与数值模拟等方法,系统地探讨了分形节理对应力波传播规律的影响研究。基于分形几何学、图形图像学与光学等交叉学科理论,采用颜色单元体模型,建立节理面的粗糙颜色表面,提出了一种间接地表面形貌描述法——节理面图像维数理论。采用分形损失因子,导出了应力波穿越单一分形节理时的透反射系数,并给出考虑表面形貌影响的应力波波速的解析解。在此基础上,引入“叠加修正系数”,从理论上推导了两条节理影响下应力波透射系数的解析式。为验证透反射系数理论推导的正确性,通过含单一节理、两条节理的岩石SHPB冲击动力学试验,测定应力波的透反射系数,试验表明,透反射系数的理论值与试验值吻合较好;同时,为验证节理岩石中应力波波速解析解的正确性,项目中开展了节理岩石的超声波试验,试验研究揭示,应力波波速的理论值与实验值仅存在小的偏差。整个试验研究显示,理论推导的结论及所基于的假定是正确可行的。本项目的研究成果对地震的预测预报、矿山工程体安全的进一步深入研究有一定意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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