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第1章 绪论1

参考文献6

第2章 岩石损伤力学基础8

2.1 损伤及其分类8

2.2 损伤力学研究内容及方法9

2.3 连续介质损伤力学基本理论12

2.3.1 连续介质损伤力学的热力学基础12

2.3.2 等效性假说15

2.3.3 损伤变量与热力学状态变量18

2.3.4 损伤的测量20

2.4 损伤演化方程和损伤本构关系21

2.5 岩石类材料损伤本构模型22

2.6 岩石损伤理论研究现状26

2.6.1 常温下岩石损伤理论研究现状26

2.6.2 低温下岩石损伤力学研究现状29

参考文献32

第3章 岩石细观结构损伤38

3.1 岩石细观损伤研究概述38

3.2 岩石损伤演化的细观特征43

3.2.1 细观损伤演化与细观主裂纹的形成方式43

3.2.2 初始损伤对岩石细观损伤演化的影响44

3.2.3 岩石的细观主裂纹与分支裂纹特征45

3.3 岩石初始细观损伤的形式及特点46

3.3.1 岩石初始细观损伤的主要形式46

3.3.2 典型岩石初始细观损伤的特点47

3.4 岩石时效损伤的细观特征47

3.4.1 反复加载条件下岩石的细观损伤特征47

3.4.2 蠕变条件下岩石细观损伤48

3.5 不同组构岩石细观损伤形成机制48

3.5.1 胶结结构岩石破裂形成机制48

3.5.2 结晶联结岩石的破裂形成机制49

3.6 岩石的细观损伤破坏机理49

3.6.1 岩石加载变形过程中各阶段的细观损伤特征49

3.6.2 细观贯通性主裂纹的形成与岩石破坏50

3.6.3 岩石破坏的剪切机理51

3.6.4 岩石的细观损伤破坏机理52

3.7 岩石细观损伤破坏分析理论53

参考文献56

第4章 数字图像处理理论与技术60

4.1 数字图像处理技术在岩土工程中的应用概况60

4.1.1 基于数字图像的岩土体力学性质分析60

4.1.2 基于数字图像的室内试验测量63

4.1.3 基于数字图像的现场勘察及地质信息分析65

4.1.4 岩体结构数字识别68

4.1.5 隧道掌子面地质分析69

4.2 数字图像处理基础71

4.2.1 图像与数字图像71

4.2.2 图像的灰度值72

4.2.3 灰度直方图72

4.3 数字图像处理的目的和内容73

4.4 数字图像处理的方法74

4.5 常用数字图像处理技术及原理76

4.5.1 图像增强技术76

4.5.2 边缘检测技术87

4.5.3 图像分割技术89

4.5.4 图像三维重建技术96

参考文献97

第5章 岩石细观损伤结构的CT识别100

5.1 岩石细观结构损伤的检测方法100

5.1.1 结构分析法100

5.1.2 性能测试法102

5.2 岩石细观损伤力学问题的CT识别105

5.2.1 岩石常规加载试验的CT损伤检测106

5.2.2 环境因素条件下岩石细观损伤检测109

5.2.3 CT试验结果分析方法及应用现状110

5.3 CT扫描技术原理111

5.3.1 CT扫描技术的物理原理111

5.3.2 CT扫描技术的数学原理112

5.3.3 CT图像的形成及特征113

5.3.4 CT图像数据的基本公式114

5.3.5 CT技术术语的物理解释116

5.3.6 CT试验在岩石损伤中的应用范围118

5.3.7 岩石细观损伤CT数与岩石损伤密度119

5.4 岩土力学CT试验过程122

5.4.1 岩土力学CT试验试样123

5.4.2 岩土力学CT试验过程与方法124

5.5 岩石CT试验分析方法127

5.5.1 CT试验结果分析流程127

5.5.2 岩石CT图像的信息提取127

5.5.3 直观的CT图像分析法128

5.5.4 CT数分析方法129

5.5.5 统计频率分析方法130

5.5.6 图像运算处理法130

5.5.7 CT图像三维重采样方法131

参考文献132

第6章 常温压缩荷载作用下岩石损伤力学试验研究138

6.1 页岩加载过程的CT试验138

6.2 基于图像增强技术的损伤分析141

6.2.1 伪彩色增强141

6.2.2 灰度变换增强144

6.2.3 图像锐化151

6.3 加载过程中页岩细观结构的获取154

6.3.1 阈值分割法154

6.3.2 边缘检测法156

6.3.3 压缩荷载下岩石细观结构的损伤分析161

参考文献162

第7章 低温冻结岩石细观结构的CT识别164

7.1 低温冻结作用对岩石细观结构损伤的影响分析164

7.1.1 低温冻结作用对孔隙岩石的影响164

7.1.2 低温冻结作用对裂隙岩石的影响165

7.2 低温饱和冻结岩石CT扫描试验166

7.2.1 试验条件及扫描过程166

7.2.2 CT扫描试验结果及分析170

7.2.3 冻结岩石CT图像的特征分析176

7.3 低温冻结作用对岩石细观结构的损伤分析178

7.3.1 基于伪彩色增强技术的分析178

7.3.2 基于CT数直方图技术的分析187

7.3.3 基于三值化分割技术的分析192

7.3.4 基于边缘检测技术的分析200

参考文献205

第8章 冻结过程中岩石细观结构及水冰含量分析207

8.1 体视学原理207

8.1.1 体视学概况207

8.1.2 体视学基本构成关系208

8.1.3 冻结岩石细观结构参数计算公式211

8.2 基于体视学原理的冻结过程岩石细观结构参数定量计算213

8.2.1 冻结岩石细观结构参数随温度变化情况描述213

8.2.2 冻结岩石细观结构参数统计及分析217

8.3 冻结过程岩石内水冰含量理论表达及验证221

8.3.1 未冻水含量与温度关系的热力学理论221

8.3.2 水冰含量与温度关系的理论公式223

8.3.3 基于CT扫描试验结果的水冰含量理论分析验证224

8.3.4 冻结岩石内冰膨胀力与温度关系理论表达式225

参考文献227

第9章 温度-荷载联合作用下岩石宏-细观损伤力学特性229

9.1 岩石细观力学理论基础229

9.2 荷载作用下冻结岩石宏-细观损伤本构模型建立233

9.2.1 基于细观力学的冻结岩石等效弹性模量233

9.2.2 单轴压缩荷载作用下冻结岩石损伤本构关系239

9.2.3 荷载作用下冻结岩石宏-细观损伤本构模型的建立242

9.3 模型验证243

9.3.1 荷载作用下冻结岩石损伤变量特性分析243

9.3.2 荷载作用下冻结岩石损伤本构模型验证245

参考文献245

第10章 基于数字图像数值分析方法（DIP-FEM）的冻结岩石损伤特性247

10.1 数字图像数值分析法（DIP-FEM）247

10.2 冻融页岩温度场分布规律及损伤特性的DIP-FEM分析249

10.2.1 页岩二维细观结构图形几何矢量化249

10.2.2 基于DIP-FEM方法的冻融页岩温度场分布规律探讨251

10.3 冻结过程中岩石损伤力学特性的DIP-FEM分析261

10.3.1 冻结岩石CT图像的三维重建261

10.3.2 冻结过程中岩石损伤力学特性数值试验265

10.3.3 冻结过程中岩石温度场分布规律及损伤特性分析267

10.3.4 冻结岩石冰膨胀力及受荷峰值强度随温度演化规律数值分析272

参考文献275