红砂岩中矿物颗粒的塑性应变分析

论文摘要

为定量研究砂岩中矿物颗粒在载荷作用下的塑性应变和应力,揭示岩石内部赤铁矿颗粒的变形行为,基于弹塑性力学理论和张量分析,采用X射线CT对砂岩三维结构进行扫描(空间分辨率为4.6μm),分析岩石内部矿物颗粒的运移规律,并提出了岩石矿物颗粒变形梯度张量计算的方法研究其塑性应变。首先对砂岩矿物颗粒位移进行提取,并采用Non Local Means滤波算法对砂岩三维数字图像去噪;然后基于砂岩三维结构,对不同矿物组分进行分割,通过构造主轴应变的变形张量,计算砂岩矿物颗粒的变形梯度和应力、应变分量。结果表明:该滤波算法对砂岩CT图像和射束硬化现象具有显著改善效果。此外,基于X射线CT的砂岩原位测试结果显示,砂岩内部存在较复杂的变形行为和应力响应,且在断裂带和非断裂区域变形行为有着显著差异;岩石内部颗粒在Z轴方向受到压应力,而在XY平面受到拉伸应力的作用,同时矿物颗粒内部存在较大的塑性应变,且试样内部颗粒的应变和应力要远远大于试样宏观应变和应力。该方法对于揭示岩体内部结构和应力、应变状态演化过程具有重要作用。

论文目录

• 1 X射线原位测试试验
•   1.1 试验装置及系统
•   1.2 试样特征和试验方案
• 2 基本理论
•   2.1 Non Local Means滤波算法
•   2.2 矿物颗粒应力—应变提取方法
• 3 试验结果分析
•   3.1 Non Local Means算法的滤波图像
•   3.2 主应变和应力分量的平均值
•   3.3 方差分析
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 冯春迪,黄仁东

关键词: 岩石力学,射线,矿物颗粒塑性应变,应力分量,应变分量,图像滤波,颗粒强度

来源: 黄金科学技术 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 中南大学资源与安全工程学院

基金: 国家重点研发计划项目“深部金属矿集约化连续采矿理论与技术”（编号：2017YFC0602901）,中南大学贵重仪器设备开放共享基金项目“多尺度下砂岩的内部结构的四维时空演化模型及其应用”（编号：CSUZC201802）联合资助

分类号: TD313

页码: 557-564

总页数: 8

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