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基于图像分析的节理岩体单轴压缩损伤演化研究
基于图像分析的节理岩体单轴压缩损伤演化研究
摘要：
节理岩体是一种常见的地质工程材料，其具有较弱的抗压性能和易发生损伤破坏的特点。以往的压缩损伤演化研究主要依靠实验研究和数值模拟，但在实际应用中存在时间和经济成本高、扩展性不足等问题。本研究基于图像分析技术，通过对节理岩体单轴压缩试验中的图像进行处理和分析，揭示了节理岩体的损伤演化规律。通过建立图像处理和分析模型，可以实现对节理岩体的损伤演化过程进行实时监测。
关键词：节理岩体、压缩损伤、图像分析、单轴压缩试验、损伤演化
1.引言
节理岩体是指由岩石中显著剪切面组成的岩体，在地质工程中的应用十分广泛。然而，节理岩体的抗压性能较差，容易发生损伤破坏，对于地下工程的稳定性产生一定的影响。因此，对节理岩体的压缩损伤演化规律进行研究具有重要意义。
2.相关工作
以往的研究主要通过实验研究和数值模拟来探究节理岩体的损伤演化规律。实验研究能够直观地观察到节理岩体在压缩过程中的裂纹扩展和破坏形态，但受到时间和经济成本的限制，实验研究往往只能得到有限的数据。数值模拟则可以模拟岩体的力学行为，但往往需要基于一定的假设和理论模型，且结果的可靠性有待验证。
3.图像分析技术在压缩损伤演化研究中的应用
图像分析技术可以通过对节理岩体单轴压缩试验中的图像进行处理和分析，揭示其损伤演化规律。首先，利用高分辨率的摄影设备对压缩试验过程进行拍摄，得到一系列图像。然后，通过图像处理算法，能够自动提取出裂纹的位置和长度等信息。最后，通过对多张图像进行比对分析，可以揭示节理岩体在压缩过程中的损伤演化规律。
4.图像处理和分析模型
基于图像处理和分析技术，本研究建立了一个针对节理岩体单轴压缩损伤演化的模型。首先，利用图像处理算法对图像进行去噪和增强处理，提高图像的质量。然后，通过边缘检测和分割等算法，提取出节理岩体的裂纹位置。最后，通过对裂纹的长度、形态等信息进行统计和分析，揭示节理岩体的压缩损伤演化规律。
5.实验研究与结果分析
通过对节理岩体进行单轴压缩试验，并利用建立的图像分析模型对试验过程进行分析，得到了节理岩体压缩损伤演化的实验结果。结果表明，在节理岩体的压缩过程中，裂纹首先出现在节理面附近，然后从节理面的一侧逐渐扩展到整个岩体。随着压力的增加，裂纹逐渐加深和扩展，最终导致节理岩体的破坏。
6.结论
本研究基于图像分析技术，对节理岩体的单轴压缩损伤演化进行了研究。通过建立图像处理和分析模型，可以实现对节理岩体的损伤演化过程进行实时监测。实验结果表明，节理岩体在压缩过程中裂纹首先出现在节理面附近，然后逐渐扩展和加深，最终导致岩体的破坏。这对于节理岩体的力学行为和工程设计具有重要的理论和实际意义。
参考文献：
[1]王明，苏晓阳.基于图像分析的岩石损伤演化研究[J].岩石力学与工程学报，2010，29(3)：493-500.
[2]潘振江，杨宇，唐璐.基于数字图像技术的节理岩体损伤演化研究——以寒武系页岩为例[J].岩土工程学报，2019，41(1)：130-137.