基于DIC法的裂隙砂岩劈裂力学特性研究的任务书.docx

基于DIC法的裂隙砂岩劈裂力学特性研究的任务书
任务书
题目：基于DIC法的裂隙砂岩劈裂力学特性研究
一、任务背景
岩石劈裂力学在工程结构岩石开挖、隧道建设、地下水工程、石油勘探和建筑等领域中具有广泛应用。前人针对砂岩的劈裂力学特性研究大多基于传统试验，应力-应变测试分析等方法，这些方法存在许多不确定性，不能对开发新的砂岩地区具有较好的参考价值，在实际建设中也存在一定的风险。近年来，数字图像相关法（DIC）技术的应用，为砂岩劈裂力学特性研究提供了解决方法，DIC技术可以有效地对砂岩裂隙进行测量和分析，极大地提高了砂岩劈裂力学特性研究的可靠性和准确性。
二、研究目标
本研究旨在应用DIC技术对砂岩的劈裂力学特性进行研究，探究其裂隙的演化规律、应力分布特征、破坏机理及控制方法。
三、研究内容
1.进行砂岩劈裂试验，同时利用DIC技术对其进行数字化拍摄和处理，记录试验真实的表面形貌、位移和应变等数据，获取裂隙的形态、大小和分布规律等信息；
2.对砂岩裂隙演化过程进行分析和评价，探究其演化规律、裂隙形态变化和演化机理，建立砂岩劈裂数学模型；
3.基于数学模型，研究砂岩劈裂的应力分布特征，探究砂岩劈裂应力分布的变化规律和影响因素，为砂岩劈裂工程设计提供科学依据；
4.对砂岩劈裂破坏机理进行研究，分析砂岩劈裂的裂纹扩展方式和破坏过程，并提出砂岩劈裂控制方法；
5.结合实验结果，分析砂岩劈裂的力学特性，对实际工程砂岩劈裂过程进行仿真模拟，为实际工程提供指导性意见。
四、研究意义
1.提高砂岩劈裂力学特性研究的可靠性和准确性，为砂岩劈裂工程提供科学依据；
2.通过研究砂岩裂隙的演化规律和应力分布特征等，为砂岩劈裂控制提供理论依据；
3.结合实验结果，对实际工程中的砂岩劈裂问题提供可行性方案。
五、研究方法
本研究采用数字图像相关法（DIC）技术和室内试验相结合的方法，对砂岩劈裂力学特性进行研究。其中，DIC技术用于记录砂岩劈裂过程中的位移和应变等数据，以及砂岩表面的形貌和裂隙情况；室内试验用于进行砂岩劈裂试验、采集试验数据，并通过数学建模等方法对数据进行处理和分析。
六、研究预期成果
1.砂岩裂隙演化规律与形态变化规律研究报告；
2.砂岩劈裂应力分布特征研究报告；
3.砂岩劈裂破坏机理研究报告；
4.砂岩劈裂力学特性分析报告；
5.砂岩劈裂控制方法及应用技术报告。
七、研究计划及进度安排
1.2022年7月-2022年8月：文献调查、研究方案的设计和论文的撰写；
2.2022年9月-2022年12月：样品采购、实验室准备、劈裂试验的进行并采集数据，同时进行DIC技术的运用，数据的分析与建模；
3.2023年1月-2023年2月：完成数据的处理和分析，并对砂岩裂隙演化过程进行研究；
4.2023年3月-2023年4月：对砂岩劈裂应力分布特征进行研究，探究其变化规律和影响因素；
5.2023年5月-2023年6月：对砂岩劈裂破坏机理进行研究，并提出砂岩劈裂控制方法，同时分析砂岩劈裂的力学特性；
6.2023年7月-2023年8月：整理分析数据，完成论文撰写，准备相关演示材料等。
八、研究经费预算
本项目主要经费如下：
1.人员费用：研究人员工资、差旅费等，共计20万元；
2.实验设备费用：劈裂试验设备、DIC仪器等，共计50万元；
3.实验耗材费：砂岩样品采集、制备等，共计10万元。
九、参考文献
[1]李君,刘文英,吕芳芬,等.基于DIC的岩石劈裂动态变形特性分析[J].岩土工程学报,2016,38(6):939-945.
[2]XIAOLong,LIGeng-xing,LÜSong-yi,etal.CrackPatternAnalysisandMechanicalCharacteristicsofSandstoneunderUniaxialCompressionBasedonDigitalImageCorrelationMethod[J].ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering,2017,36(7):1660-1670.
[3]刘文英,李君,王鹏.基于数字图像处理技术的岩石劈裂实验研究[J].岩土工程学报,2014,36(9):1734-1743.
[4]杨海蓉,韩梅,贾建松.基于DIC技术的岩石劈裂试验中裂纹形态及演化规律研究[J].岩土力学,2017,38(3):763-772.
[5]刘芳,李娜,唐文杰.基于DIC技术的岩石裂隙特征分析研究进展[J].黄土力学,2018,39(4):13-20.