以CT扫描为基础的水—岩相互作用三维可视化重建及损伤研究

作     者：窦宝 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李荣建;崔中兴

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

主      题：水-岩相互作用 CT 可视化重建 细观损伤 宏观损伤 

摘      要：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、及外表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扫描区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,出现线性损伤破坏迹象;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)处于水-岩相互作用下的砂岩试样更容易出现损伤破坏迹象。