文档介绍：东北大学岩石破裂与失稳研究中心
CRISR Center for Rock Instability and Seismicity Research
基于结构表征的岩石力学性质基于结构表征的岩石力学性质
分析方法研究分析方法研究
汇报人:于庆磊
******@.
2013-10-11 1
¾研究背景及现状
¾基于结构表征的细观数值模型
汇
报¾岩体结构识别与参数表征
提¾岩体各向异性力学性质分析
纲¾展望
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研究背景及现状
采矿交通
破坏
水电市政
其他
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研究背景及现状
岩石的非均匀本质岩石的非均匀本质
力学性质-非均匀结构有关
矿物颗粒、微裂隙
微孔洞节理裂隙、破碎带
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研究背景及现状
很少有文献说明统计方法描述的非均匀性在多大程度反映其真实的细观结构非均匀性
不同均质度的应力-应变曲线(李仲奎,2006)
花岗岩
数字图像一种信息资源,通过不同的灰度和颜色很好反映材
料的细观结构,可以用来研究材料内部的结构和缺陷
数字图像处理方法表征材料的细观结构
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基于结构表征的细观数值模型
D摄像仪、数码相机、CT机
不同的彩色空间,表现出不同的图像特征
(a) 花岗岩(b) R分量(c) H分量(d) I分量
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基于结构表征的细观数值模型
非均匀性的DIP表征与有限元网格转化
y
石英
长石
云母
o x
o
原始图像非均匀性表征图像
1 2
x1 = (x −1) × d, y1 = (h − y) × d ⎫
⎪ 4 3
x2 = x × d, y2 = (h − y) × d ⎪
⎬
x3 = x × d, y3 = (h − y +1) × d ⎪
⎪单元节点
x4 = (x −1) × d, y4 = (h − y +1) × d⎭ y
wr hr
式中: d = = wr—图像像素宽度,hr—图像像素高度
2013-10-11 w h 7
w—图像实际宽度,h—图像实际高度
基于结构表征的细观数值模型
细观单元的本构关系
σ
σ c
σ cr
ε tu ε t0
σ修正的M-C准则
tr ε c0 ε
(拉伸破坏优先)
σε
t ε
⎧ 0 t0 ≤
⎪εε
⎪ ftr ε
σ 3 ≤− ft D = ⎨1− tu ≤<ε 0
E
⎪ 0 ε
⎩⎪ 1 ≤ε tu
⎧ 0 ε< ε
⎪ c0
σ 1+ sinφ D = ⎨ fcrεε
F = 1 −σ 3 ≥ f c 1 − c0 ≤ε
1− sinφ⎩⎪ E 0
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岩石压缩试验数值模拟
花岗岩数值模型
50mm
100mm
石英
长石
云母
花岗岩非均匀性表征图像花岗岩数值模型
( 石英, 长石, 云母)
250
200 花岗岩中各细观介质力学参数
150 细观介弹性模量抗压强度泊松
压拉比
值质/GPa /MPa 比
AA’I 100
石英 96 373 15
50
长石 67 172 12
0 云母 40 90 10
1 51 101 151 201
局部放大像素坐标
2013-10-11 扫描线AA’上 I 值的变化曲线 9
岩石压缩试验数值模拟——单轴压缩
1. 细观结构对应力分布的影响
最大剪应力
1
最大主应力
最小主应力
/MPa
应力
0
最大主应力最小主应力最大剪应力
-
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
单元号
某一断面上应力分布曲线( 石英, 长石, 云母)
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