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题名冻融红砂岩损伤演化多尺度分析
被引量：8
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作者
张慧梅
王云飞
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机构
西安科技大学力学系
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期2103-2114,共12页
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基金
国家自然科学基金(No.12172280,No.42077274,No.41907259)
陕西省自然科学基金重点资助项目(No.2020JZ-53)。
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文摘
以红砂岩为研究对象,进行冻融循环、CT扫描及力学特性试验,采用图像处理技术结合遗传算法寻优模型实现了0、5、10、20、40次冻融循环后CT扫描图像的去噪、增强、分割及三维重构处理,通过对同一对象跨尺度的损伤识别与对比研究,建立了基于细观损伤的弹性模量劣化预测公式,并从材料细观结构的物理本质诠释了冻融红砂岩宏观力学行为。结果表明:基于图像最大熵值的遗传算法能够快速精确地选取阈值进行图像分割,实现对岩石细观结构中基质和缺陷的识别;随着冻融次数增加,岩石孔隙率上升、孔隙分维下降,细观尺度上呈现出孔隙扩展、数量增多,但结构复杂程度下降的演化行为;传统方法以有效承载面积、弹性模量为度量基准定义的宏、细观损伤变量未能全面考虑损伤物理机制和材料内部结构信息,宏细观损伤演化曲线差异较大;基于2种物理机制定义细观损伤变量和考虑岩石天然损伤定义宏观损伤变量,实现了损伤的宏-细观结合。最后通过冻融循环过程中细观结构演化与宏观力学响应之间的关系,提出了弹性模量劣化预测公式,并分析冻融砂岩孔隙大小及孔隙结构形态变化在损伤过程中占据的不同主导作用,根据细观结构的物理机制解释宏观砂岩冻融破坏的力学机制。
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关键词
冻融砂岩
损伤
多尺度
物理机制
宏-细观结合
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Keywords
freeze-thaw sandstone
damage
multi-scale
physical mechanism
macro-meso combination
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分类号
TU454
[建筑科学—岩土工程]
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