水-岩相互作用过程的三维实时CT观测及其损伤建模

Using CT machine of X line of SIEMENS SOMATOM plus and spiral and geotechnical experiment device of medium and low voltage and multi-function, in the triaxial stress state, Dynamicly observing the whole process of Specimen seepage meso injury.According to the relationship between CT number and the law of the expansion of rock-like injury：(1)Revealling the fractured gap width changes with stress and osmotic pressure;(2)Studing the impact of seepage on the rock damage evolution law ;(3)Revealling the damage mechanisms of water-rock interaction from the meso and macro, thus,to identify how the microscopic damage variables and fracture gap width change with macroscopic stress, strain and osmotic pressure.And then providing a theoretical basis for the stability evaluation of rock mass.

利用SIEMENS SOMATOM plus型 X射 线螺旋CT机和中低压多功能岩土实验装置，在三轴应力状态下，对试样的渗流细观损伤全过程进行动态观测，根据CT数与岩样损伤扩展规律的关系①揭示裂隙隙宽变化与应力和渗压之间的关系②考察渗流对岩石损伤演化规律的影响③从细观和宏观两方面揭示水岩相互作用的损伤机理，找出细观损伤变量和裂隙隙宽变化与宏观应力、应变及渗压之间的相互关系，为岩体的稳定性评价提供理论依据

水-岩相互作用是工程界经常遇到的科学课题，特别是岩体工程灾害，多数是因为水-岩相互作用使得岩体内部发生损伤破坏最终导致灾害发生，如边坡工程、水利工程等。为弄清水-岩相互作用过程中砂岩试样的损伤破坏规律，首先借助CT扫描技术，结合三轴加载设备和自行研发的渗透水压力装置对砂岩试样进行损伤破坏试验；通过MIMICS三维可视化重建软件验证试验；通过三维可视化重建得出重建砂岩试样的体积V和表面积S,再由表面积S间接导出CT扫描断面面积A,结合CT扫描试验所得CT数，从细观和宏观角度研究损伤破坏规律。主要得出以下结论：.1先进行砂岩试样的损伤破坏试验，对破坏拆样后的砂岩试样外表进行不同方位的拍照，然后对破坏后最后一次CT扫描砂岩试样进行三维重建验证试验，得出三维重建与试验外表出现裂纹一致；且在损伤试验过程中，通过三维重建可以观测到砂岩试样内部、及外部都是先出现少量初始微裂纹，接着在初始微裂纹附近集中、爆发式出现大量裂纹，在局部没有初始微裂纹的地方也出现少量新的微裂纹。.2在细观角度，以相邻CT扫描层间砂岩试样为损伤小组，将CT数作为细观损伤变量时，砂岩试样先经过一个线性初始压密阶段，压密到一定程度后，出现线性损伤破坏阶段；将以三维可视化重建为基础的断面面积A作为细观损伤变量时砂岩试样先经过一个线性初始压密阶段，压密到一定程度后，出现指数式的损伤破坏迹象。.3.以三维可视化重建为基础，从宏观角度以砂岩试样整体为研究对象，将重建体积V和重建表面积S作为宏观损伤变量，得出将重建体积V和重建表面积S作为宏观损伤变量时，砂岩试样先经过初始的线性压密阶段，压密到一定程度后出现指数式损伤破坏迹象。.4.把CT数和以三维可视化重建为基础的细观和以三维可视化重建为基础的宏观联系起来，得出相同的损伤破坏规律，即先经过初始压密阶段，压密到一定程度后，开始出现损伤破坏迹象，所以将CT数、CT扫描断面面积A作为细观损伤变量,重建体积V和重建表面积S作为宏观损伤变量合理可行。.利用SIEMENS SOMATOM plus 型X射线螺旋CT机和中低压多功能岩土渗流实验装置，在三轴应力状态下，对试样的渗流细观损伤全过程进行三维实时动态观测，根据CT数与岩样损伤扩展规律的关系①导出精确确定试样裂隙隙宽的表达式；②考察裂隙隙宽变化与应力和渗透压力之间的关系；③考察渗流对岩石损伤演化规律的影响。