《基于CT圖像處理的凍結(jié)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)及損傷力學(xué)特性》主要介紹了低溫環(huán)境下巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)及損傷力學(xué)特性的研究成果。以寒區(qū)巖石王程和人工凍結(jié)巖石工程為背景，以CT掃描實(shí)驗(yàn)為研究基礎(chǔ)，采用CT圖像處理技術(shù)、損傷理論分析和數(shù)值計算相結(jié)合的方法。重點(diǎn)從凍結(jié)溫度、細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征等方面研究了巖石細(xì)觀損傷擴(kuò)展規(guī)律。對工程常見的砂巖、頁巖在凍結(jié)作用下熱物理力學(xué)特性、水冰含量、溫度分布規(guī)律及損傷擴(kuò)展機(jī)理等方面進(jìn)行了探討。
《基于CT圖像處理的凍結(jié)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)及損傷力學(xué)特性》可作為土木、水利、能源、巖土力學(xué)與工程及工程地質(zhì)等專業(yè)的高年級本科生和研究生的教學(xué)參考書，亦可供有關(guān)科研和工程技術(shù)人員參考。
我國寒區(qū)面積分布廣泛，永久性和季節(jié)性凍結(jié)巖土區(qū)面積約占總面積的75010左右，且多集中在西部地區(qū)。國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃，重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，推動加快完善鐵路、公路骨架網(wǎng)絡(luò)、重大水利工程建設(shè)，眾多長大隧道、地鐵、水電站和礦山等相繼投入建設(shè)。“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃中也囊括了陜西、內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、青海等眾多西部省份的重大工程項(xiàng)目。在這些地區(qū)實(shí)施的寒區(qū)巖土工程、液化天然氣和石油氣的低溫地質(zhì)儲存以及礦井建設(shè)中的凍結(jié)法施工等工程，都不同程度地存在凍結(jié)巖石工程的凍害問題，嚴(yán)重影響寒區(qū)巖石工程的安全穩(wěn)定及正常運(yùn)行。因此，凍結(jié)巖石損傷問題的研究對寒區(qū)巖土工程建設(shè)、礦井建設(shè)和低溫液化天然氣儲氣庫的設(shè)計、施工及穩(wěn)定運(yùn)營等具有重要的理論意義。
處于低溫環(huán)境下的巖石是一種自然損傷材料，賦存于巖石內(nèi)部裂隙及孔隙中的水分發(fā)生相變、凍結(jié)，導(dǎo)致物理力學(xué)性質(zhì)不僅與其本身物理構(gòu)成有關(guān)，而且與溫度、內(nèi)部賦存的水、受力狀態(tài)及細(xì)觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。目前，國內(nèi)外關(guān)于凍結(jié)巖石物理力學(xué)性質(zhì)及相關(guān)理論的研究主要是針對不同行業(yè)、不同研究領(lǐng)域具體實(shí)際情況開展研究。對凍結(jié)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)的研究多集中在低溫巖石單軸和三軸力學(xué)性能的室內(nèi)試驗(yàn)方面，已有的研究成果涉及凍結(jié)巖石的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性的還不多見；對低溫環(huán)境下巖石損傷擴(kuò)展特性的研究多集中在凍融循環(huán)條件下，借用凍土力學(xué)理論，將凍融工程巖體視為等效多孔介質(zhì)，從試驗(yàn)層面上研究凍融循環(huán)條件下巖石基本性質(zhì)及凍融損傷破壞特性。鑒于巖石損傷與凍土的區(qū)別，已有研究成果對于低溫凍結(jié)作用下巖石損傷力學(xué)性能影響機(jī)理揭示不足。事實(shí)上，低溫作用下巖石凍結(jié)損傷主要表現(xiàn)為：凍脹作用下裂隙或孔隙的擴(kuò)展貫通。因此，這就要求從細(xì)觀層次，借助先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，充分考慮巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性，建立恰當(dāng)?shù)募?xì)觀損傷力學(xué)模型去研究低溫凍結(jié)環(huán)境下巖石的溫度、含水量、損傷力學(xué)特性問題，才能有效揭示低溫作用下凍結(jié)巖石損傷機(jī)理。
本書的內(nèi)容是作者負(fù)責(zé)的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41272340，50974102），陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2014KCT-30）的部分研究成果。在此，對國家自然科學(xué)基金委員會及陜西省科技廳的資助表示衷心的感謝。
查看全部↓
前言
第1章 緒論
參考文獻(xiàn)
第2章 巖石損傷力學(xué)基礎(chǔ)
2．1 損傷及其分類
2．2 損傷力學(xué)研究內(nèi)容及方法
2．3 連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)基本理論
2．3．1 連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)的熱力學(xué)基礎(chǔ)
2．3．2 等效性假說
2．3．3 損傷變量與熱力學(xué)狀態(tài)變量
2．3．4 損傷的測量
2．4 損傷演化方程和損傷本構(gòu)關(guān)系
2．5 巖石類材料損傷本構(gòu)模型
2．6 巖石損傷理論研究現(xiàn)狀
2．6．1 常溫下巖石損傷理論研究現(xiàn)狀
2．6．2 低溫下巖石損傷力學(xué)研究現(xiàn)狀
參考文獻(xiàn)
第3章 巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷
3．1 巖石細(xì)觀損傷研究概述
3．2 巖石損傷演化的細(xì)觀特征
3．2．1 細(xì)觀損傷演化與細(xì)觀主裂紋的形成方式
3．2．2 初始損傷對巖石細(xì)觀損傷演化的影響
3．2．3 巖石的細(xì)觀主裂紋與分支裂紋特征
3．3 巖石初始細(xì)觀損傷的形式及特點(diǎn)
3．3．1 巖石初始細(xì)觀損傷的主要形式
3．3．2 典型巖石初始細(xì)觀損傷的特點(diǎn)
3．4 巖石時效損傷的細(xì)觀特征
3．4．1 反復(fù)加載條件下巖石的細(xì)觀損傷特征
3．4．2 蠕變條件下巖石細(xì)觀損傷
3．5 不同組構(gòu)巖石細(xì)觀損傷形成機(jī)制
3．5．1 膠結(jié)結(jié)構(gòu)巖石破裂形成機(jī)制
3．5．2 結(jié)晶聯(lián)結(jié)巖石的破裂形成機(jī)制
3．6 巖石的細(xì)觀損傷破壞機(jī)理
3．6．1 巖石加載變形過程中各階段的細(xì)觀損傷特征
3．6．2 細(xì)觀貫通性主裂紋的形成與巖石破壞
3．6．3 巖石破壞的剪切機(jī)理
3．6．4 巖石的細(xì)觀損傷破壞機(jī)理
3．7 巖石細(xì)觀損傷破壞分析理論
參考文獻(xiàn)
第4章 數(shù)字圖像處理理論與技術(shù)
4．1 數(shù)字圖像處理技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用概況
4．1．1 基于數(shù)字圖像的巖土體力學(xué)性質(zhì)分析
4．1．2 基于數(shù)字圖像的室內(nèi)試驗(yàn)測量
4．1．3 基于數(shù)字圖像的現(xiàn)場勘察及地質(zhì)信息分析
4．1．4 巖體結(jié)構(gòu)數(shù)字識別
4．1．5 隧道掌子面地質(zhì)分析
4．2 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)
4．2 ．1 圖像與數(shù)字圖像
4．2．2 圖像的灰度值
4．2．3 灰度直方圖
4．3 數(shù)字圖像處理的目的和內(nèi)容
4．4 數(shù)字圖像處理的方法
4．5 常用數(shù)字圖像處理技術(shù)及原理
4．5．1 圖像增強(qiáng)技術(shù)
4．5．2 邊緣檢測技術(shù)
4．5．3 圖像分割技術(shù)
4．5．4 圖像三維重建技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第5章 巖石細(xì)觀損傷結(jié)構(gòu)的CT識別
5．1 巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷的檢測方法
5．1．1 結(jié)構(gòu)分析法
5．1．2 性能測試法
5．2 巖石細(xì)觀損傷力學(xué)問題的CT識別
5．2．1 巖石常規(guī)加載試驗(yàn)的CT損傷檢測
5．2．2 環(huán)境因素條件下巖石細(xì)觀損傷檢測
5．2．3 CT試驗(yàn)結(jié)果分析方法及應(yīng)用現(xiàn)狀
5．3 CT掃描技術(shù)原理
5．3．1 CT掃描技術(shù)的物理原理
5．3 ．2 CT掃描技術(shù)的數(shù)學(xué)原理
5．3．3 CT圖像的形成及特征
5．3．4 CT圖像數(shù)據(jù)的基本公式
5．3．5 CT技術(shù)術(shù)語的物理解釋
5．3 ．6 CT試驗(yàn)在巖石損傷中的應(yīng)用范圍
5．3．7 巖石細(xì)觀損傷CT數(shù)與巖石損傷密度
5．4 巖土力學(xué)CT試驗(yàn)過程
5．4．1 巖土力學(xué)CT試驗(yàn)試樣
5．4．2 巖土力學(xué)CT試驗(yàn)過程與方法
5．5 巖石CT試驗(yàn)分析方法
5．5．1 CT試驗(yàn)結(jié)果分析流程
5．5．2 巖石CT圖像的信息提取
5．5．3 直觀的CT圖像分析法
5．5．4 CT數(shù)分析方法
5．5．5 統(tǒng)計頻率分析方法
5．5．6 圖像運(yùn)算處理法
5．5．7 CT圖像三維重采樣方法
參考文獻(xiàn)
第6章 常溫壓縮荷載作用下巖石損傷力學(xué)試驗(yàn)研究
6．1 頁巖加載過程的CT試驗(yàn)
6．2 基于圖像增強(qiáng)技術(shù)的損傷分析
6．2．1 偽彩色增強(qiáng)
6．2．2 灰度變換增強(qiáng)
6．2．3 圖像銳化
6．3 加載過程中頁巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)的獲取
6．3．1 閾值分割法
6．3．2 邊緣檢測法
6．3．3 壓縮荷載下巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)的損傷分析
參考文獻(xiàn)
第7章 低溫凍結(jié)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)的CT識別
7．1 低溫凍結(jié)作用對巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷的影響分析
7．1．1 低溫凍結(jié)作用對孔隙巖石的影響
7．1．2 低溫凍結(jié)作用對裂隙巖石的影響
7．2 低溫飽和凍結(jié)巖石CT掃描試驗(yàn)
7．2．1 試驗(yàn)條件及掃描過程
7．2．2 CT掃描試驗(yàn)結(jié)果及分析
7．2．3 凍結(jié)巖石CT圖像的特征分析
7．3 低溫凍結(jié)作用對巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)的損傷分析
7．3．1 基于偽彩色增強(qiáng)技術(shù)的分析
7．3．2 基于CT數(shù)直方圖技術(shù)的分析
7．3．3 基于三值化分割技術(shù)的分析
7．3．4 基于邊緣檢測技術(shù)的分析
參考文獻(xiàn)
第8章 凍結(jié)過程中巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)及水冰含量分析
8．1 體視學(xué)原理
8．1．1 體視學(xué)概況
8．1．2 體視學(xué)基本構(gòu)成關(guān)系
8．1．3 凍結(jié)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)計算公式
8．2 基于體視學(xué)原理的凍結(jié)過程巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)定量計算
8．2．1 凍結(jié)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)隨溫度變化情況描述
8．2．2 凍結(jié)巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計及分析
8．3 凍結(jié)過程巖石內(nèi)水冰含量理論表達(dá)及驗(yàn)證
8．3．1 未凍水含量與溫度關(guān)系的熱力學(xué)理論
8．3．2 水冰含量與溫度關(guān)系的理論公式
8．3．3 基于CT掃描試驗(yàn)結(jié)果的水冰含量理論分析驗(yàn)證
8．3．4 凍結(jié)巖石內(nèi)冰膨脹力與溫度關(guān)系理論表達(dá)式
參考文獻(xiàn)
第9章 溫度-荷載聯(lián)合作用下巖石宏-細(xì)觀損傷力學(xué)特性
9．1 巖石細(xì)觀力學(xué)理論基礎(chǔ)
9．2 荷載作用下凍結(jié)巖石宏-細(xì)觀損傷本構(gòu)模型建立
9．2．1 基于細(xì)觀力學(xué)的凍結(jié)巖石等效彈性模量
9．2．2 單軸壓縮荷載作用下凍結(jié)巖石損傷本構(gòu)關(guān)系
9．2．3 荷載作用下凍結(jié)巖石宏一細(xì)觀損傷本構(gòu)模型的建立
9．3 模型驗(yàn)證
9．3．1 荷載作用下凍結(jié)巖石損傷變量特性分析
9．3．2 荷載作用下凍結(jié)巖石損傷本構(gòu)模型驗(yàn)證
參考文獻(xiàn)
第10章 基于數(shù)字圖像數(shù)值分析方法（DIP-FEM）的凍結(jié)巖石損傷特性
10．1 數(shù)字圖像數(shù)值分析法（DIP-FEM）
10．2 凍融頁巖溫度場分布規(guī)律及損傷特性的DIP．FEM分析
10．2．1 頁巖二維細(xì)觀結(jié)構(gòu)圖形幾何矢量化
10．2．2 基于DIP-FEM方法的凍融頁巖溫度場分布規(guī)律探討
10．3 凍結(jié)過程中巖石損傷力學(xué)特性的DIP．FEM分析
10．3．1 凍結(jié)巖石CT圖像的三維重建
10．3．2 凍結(jié)過程中巖石損傷力學(xué)特性數(shù)值試驗(yàn)
10．3．3 凍結(jié)過程中巖石溫度場分布規(guī)律及損傷特性分析
10．3．4 凍結(jié)巖石冰膨脹力及受荷峰值強(qiáng)度隨溫度演化規(guī)律數(shù)值分析
參考文獻(xiàn)
圖版
查看全部↓
新書資訊