渗流状态下砂岩的三维实时CT观测

利用中低压多功能CT专用渗流实验装置,进行了三维应力状态下砂岩的渗流实时CT观测试验研究。为使试验具有对比性,分别进行干燥试样的常规三轴试验和渗流三轴试验的CT实时观测,取得了渗流对岩石损伤演化规律影响的初步成果。根据试验过程的应力–应变曲线,提出试样强度和变形折减率的计算公式;分析了干燥试样和渗透试样CT数与应力的相关关系;提出了确定裂缝宽度的像素量测法;提出根据测区平均CT数与测区面积的相关关系来确定裂缝宽度的数值计算方法。     

非饱和板岩裂隙扩展机制CT试验研究

祓岩内部不仅含有大量的由黏土类矿物组成的层理、片理，且还含有数量众多的微裂隙及微孔洞，这使得其力学!特性显得相当复杂。采用CT机及配套岩石三轴试验加载设备，完成了2个锦屏Ⅱ级电站非饱和板岩试样的单轴压缩破坏CT实时试验，得到了试样破坏的各个阶段的CT图像。通过对CT图像的分析处理，从细观角度分析板岩微裂纹萌生、扩展，直至宏观裂纹形成并贯通的整个演化过程，解释含水平层理和垂直层理2种情况下非饱和板岩破坏方式不同的机制。根据CT原理，推导基于CT数的非饱和岩石标量型损伤变量的计算公式。     

非贯通裂隙介质裂隙扩展规律的CT试验研究

利用非贯通裂隙试件在加载过程中的实时CT扫描以及CT图像的三维重建技术,对非贯通裂隙介质在单轴压缩过程中的裂隙扩展规律进行了试验研究。通过对破坏后试件进行高密度CT扫描,重建了破坏后试件的三维CT图像;利用三维CT图像,对试件内部任意方向上裂隙扩展情况进行观察分析,得到了不同成因裂纹的扩展规律;在二维CT图像的基础上,绘制出不同应力水平扫描断面上损伤演化等值线图,根据试件内部损伤演化过程,对裂隙扩展机理进行了分析。     

上海粉质粘土的三轴CT实时细观试验

采用CT实时试验对上海粘性土的三轴应力条件下的特性进行系统的试验研究.研究表明,上海灰色粉质粘土在三轴应力下细观变形基本上分为4个阶段,即微裂纹压密阶段,初期损伤阶段,损伤快速发展阶段和软化破坏阶段.粉质粘土初始状态为不均一的和初始损伤,受力过程中以局部变形为主,灰色粉质粘土的破坏是由于产生局部变形,形成剪切带造成的,裂纹在峰值强度及峰值强度后完全形成的.     

黄土三轴应力条件下的细观试验研究

利用CT技术对黄土在三轴应力下的结构变化进行了研究,从黄土的CT数、CT图像变化各方面进行了初步的研究,得到了一些有益的结果。     

振动荷载作用下冻土结构弱化机理研究

基于低温动三轴试验及CT扫描试验对不同围压、负温下冻结粉质黏土的弱化机理进行了分析研究，利用冻结粉质黏土动三轴试验前、后的CT扫描试验数据与图像，定量分析了冻土的密度、结构及损伤度等方面的变化及动三轴试验前、后CT数增量．方差增量与围压、负温之间的关系．分析了在振动荷载作用下冻土内部孔隙、裂隙扩展过程，从附加损伤的角度证实了临界围压值的存在，明确了冻结粉质黏土结构弱化的根本原因是孔隙冰的压融和微裂隙的发育．     

煤岩三轴细观损伤演化规律的CT 动态试验

利用本文第一作者主持设计和研制的与ＣＴ机配套的专用加载设备,进行了三轴和单轴荷载作用下煤岩破坏全过程的细观损伤演化规律的即时动态试验。得到了在不同荷载作用下煤岩中微孔洞被压密→微裂纹萌生→分叉→断裂→破坏→卸载等各个阶段清晰的ＣＴ图象,引入了初始损伤影响因子,定义了一个基于ＣＴ数的新的损伤变量。     

Real-in time CT test of the rock meso-damage propagation law

The real-in time computerized tomography (CT) test of the meso-damage propagation law of the whole rock failure process has been completed using the newest specified triaxial loading equipment corresponding to the CT machine. Through the CT scanning, the clear CT images which include the microholes (microcracks) compressed→growth→bifurcation→development→crack fracture →the rock sample failure→unloading in the different stress states were obtained. The CT values, CT images and other data have been analysed. The initial damage effect coefficient has been loaded, and a new damage variable based on CT value defined. The initial rock damage propagation law is given here.     

卸载过程中型煤损伤特性研究

基于固定轴向位移卸载围压的卸载力学路径,利用CT扫描试验对塑性较强的型煤进行了卸载过程损伤特性研究,得到了各扫描层CT值、CT损伤及CT图像.结果表明:由于煤样的非均质性及制样误差,同一应力状态下,不同扫描层及相同扫描层距离扫描层中心不同区域CT值存在一定的差异；卸载过程中CT值逐渐减小,随着损伤的逐渐累积,发展到一定阶段时,CT值出现大幅度减小,宏观裂纹出现；卸载初期的CT损伤变化不明显,出现宏观裂纹时,CT损伤大幅度增加；卸载过程中,型煤内部低密度端会出现环状松弛,高密度端出现普通裂纹,同时煤样宏观裂纹首先出现在低密度段且在轴向上呈倒锥形分布,进而向密度相对高的区域发育.试验结果对于理解型煤的渗透特性及工作面瓦斯涌出有很好的指导作用.     

基于X射线CT的岩石内部裂纹宽度测量

岩石内部裂纹变形、扩展和扩张是试样在裂纹演化阶段的主要过程。研究基于X射线CT的岩石内部裂纹宽度测量问题，根据岩石变形破坏的细观机制，分析了岩石密度损伤与体应变的关系。对脆性岩石来说，岩石的体积变形与其密度损伤有一一对应关系。基于X射线密度损伤增量公式，推导出岩石体应变公式，得到岩石内部裂纹宽度的普适性计算公式。据此测得岩石中两条CT尺度裂纹在不同应力阶段的宽度，并与有关公式进行了比较，相互得到验证。说明在动态条件下岩石内部裂纹宽度测量问题在理论上可以得到解决。