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裂隙砂岩变形破裂过程中应变场灰度及纹理特征分析

2021-05-21科,张

煤炭学报 2021年4期
关键词:裂纹

张 科,张 凯

(1.昆明理工大学 电力工程学院,云南 昆明 650500; 2.昆明理工大学 建筑工程学院,云南 昆明 650500)

在经历了漫长复杂的地质构造作用后,岩石内部不可避免地发育有大量的地质缺陷,这些缺陷对岩石的力学特征产生了重要的影响[1-2]。地下采矿场的矿柱中普遍存在裂隙,在外部荷载作用下容易诱发裂隙扩展、贯通,最终导致矿柱的失稳破坏[3-5]。

数字图像相关技术(Digital Image Correlation Method,DIC)是一种非接触式全场变形观测方法[6-7],可以连续观测试件表面的位移场和应变场,具有操作简单、测量精度高、试验消耗小、可重复测量等优点,已应用于岩石力学测试。李露露等[8]利用DIC技术得到单轴压缩下三叉裂隙类岩石试件的应变场。雷冬等[9]基于DIC技术计算出花岗岩在动力破坏过程中的应变场,与数值模拟结果一致。潘红宇等[10]结合DIC技术,分析煤岩表面应变场变化特征,深入研究了轴向应变率和裂纹扩展速率之间的关系。大久保诚介等[11]和YANG等[12]利用3D-DIC技术实时跟踪安山岩和煤岩件在单轴压缩破坏过程中的位移场和应变场演化规律。上述研究表明,通过DIC技术可以得到试件加载全过程的应变场。但是,在后续分析中,有必要结合一些具有物理意义的、能够反映应变场动态变化的定量指标,以便更直观、更准确地把握岩体变形破裂规律。

近些年,研究发现灰度和纹理等图像特征可以表征岩石破裂状态,因而受到了学者们的关注与尝试。徐金明等[13]和XU等[14]利用图像纹理特征参数对单轴压缩试验的视频图像进行分析,认为这些参数可以反映出石灰岩的变形状态和花岗岩的裂纹萌生、扩展过程。……

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