基于灰度CT图像的岩石孔隙分形维数计算
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摘要
研究刻画岩石类材料中的孔隙结构特征对于揭示岩石的各种力学行为具有重要意义,为此将分形理论与数字图像处理技术相结合,针对工业CT扫描得到的岩石切片图像进行了分析,从中提取研究了岩石的孔隙结构特点,讨论了孔隙率和分形维数之间的关系.岩石CT图像中各像元的灰度值是对应岩石微元中各物质衰减系数的综合反映,可以反映出岩石中各种尺度孔隙的影响.结合实验测定的孔隙率,采用逆分析的方法可以确定出分割阈值的大小,从而得到岩石孔隙结构的二值化图像,为进一步研究孔隙拓扑结构提供基础.随着孔隙率的增大,孔隙结构的分形维数也变大.而且在孔隙率相同的情况下,孔隙结构的分形维数也不尽相同.孔隙结构越复杂,其分形维数越大.实验证实,基于灰度CT图像的岩石孔隙分形维数是岩石孔隙率等参数的有效补充,可以更好地表征岩石孔隙结构的分形特征.
引文
1刘培生.多孔材料引论.北京:清华大学出版社,2004
    2Boer R.Reflections on the development of the theory of porous media.Appl Mech Rev,2003,56:R27-R42
    3Tsakiroglou C D,Payatakes A C.Characterization of the pore structure of reservoir rocks with the aid of serial sectioning analysis,mercury porosimetry and network simulation.Adv Water Resour,2000,23:773-789
    4Song Y Q,Ryu S G,Sen P N.Determining multiple length scales in rocks.Nature,2000,406:178-181
    5Chen Q,Song Y Q.What is the shape of pores in natural rocks.J Chem Phys,2002,116:8247-8250
    6Radlinski A P,loannidis M A,Hinde A L,et al.Angstrom to millimeter characterization of sedimentary rock microstructure.J Colloid Interf Sci,2004,274:607-612
    7谢强,姜崇喜,凌建明.岩石细观力学试验与分析.成都:西南交通大学出版社,1997
    8Raynaud S,Fabre D,Mazerolle F,et al.Analysis of the internal structure of rocks and characterization of mechanical deformation by a non-destructive method:X-ray tomodensitometry.Tectonophysics,1989,159:49-59
    9Buyukozturk O.Imaging of concrete structures.NDT and E Int,1998,31:233-243
    10蒲毅彬.用于冻土实验研究中的使用方法介绍.冰川冻土,1993,15:196-198
    11杨更社,谢定义,张长庆,等.岩石损伤特性的CT识别.岩石力学与工程学报,1996,15:48-54
    12杨更社,谢定义,张长庆,等.煤岩体损伤特性的CT检测.力学与实践,1996,17:14-16
    13葛修润,任建喜,蒲毅彬,等.岩石细观损伤扩展规律的CT实时试验.中国科学E缉:技术科学,2000,30:104-111
    14葛修润,任建喜,薄毅彬,等.岩土损伤力学宏细观试验研究.北京:科学出版社,2004
    15丁卫华,仵彦卿,蒲毅彬,等.X射线岩石CT的历史与现状.地震地质,2003,25:467-476
    16Cnudde V,Masschaele B,Dierick M,et al.Recent progress in X-ray CT as a geosciences tool.Appl Geochem,2006,21:826-832
    17Appoloni C R,Fernandes C P,Rodrigues C R O.X-ray microtomography study of a sandstone reservoir rock.Nucl Instrum Meth A,2007,580:629-632
    18杨更社,刘慧.基于CT图像处理技术的岩石损伤特性研究.煤炭学报,2007,32:463-468
    19尹小涛,党发宁,丁卫华,等.基于图像处理技术和CT试验的裂纹量化描述.实验力学,2005,20:448-454
    20鞠杨,杨永明,宋振铎,等.岩石孔隙结构的统计模型.中国科学E辑:技术科学,2008,38:1026-1041
    21鞠杨,杨永明,毛彦喆,等.孔隙介质中应力波传播机制的实验研究.中国科学E辑:技术科学,2009,39:904-918
    22鞠杨,王会杰,杨永明,等.应力波作用下岩石类孔隙介质变形破坏与能量耗散机制的数值模拟研究.中国科学:技术科学,2010,40:711-726
    23谢和平.分形几何及其在岩土力学中的应用.岩土工程学报,1992,14:14-24
    24谢和平.分形-岩石力学导论.北京:科学出版社,1996
    25杨培岭,罗远培,石元春.用粒径的重量分布表征的土壤分形特征.科学通报,1993,38:1896-1899
    26贺承祖,华明琪.储层孔隙结构的分形几何描述.石油与天然气地质,1998,19:15-23
    27李廷芥,王耀辉,张梅英,等.岩石裂纹的分形特性及岩爆机理研究.岩石力学与工程学报,2000,19:6-10.
    28连建发,慎乃齐,张杰坤.分形理论在岩体质量评价中的应用研究.岩石力学与工程学报,2001,20(增刊):1695-1698
    29薛茹,胡瑞林,毛灵涛.软土加固过程中微结构变化的分形研究.土木工程学报,2006,39:87-91
    30方红卫,陈明洪,陈志和.泥沙颗粒污染前后表面孔隙力学特征分析.中国科学G辑:物理学力学天文学,2008,6:714-720
    31周宏伟,张亚衡,李爱民等.孔隙介质中流体渗流边界演化过程的实验研究.科学通报,2008,53:351-358
    32张季如,陶高梁,黄丽等.表征孔隙孔径分布的岩土体孔隙率模型及其应用.科学通报,2010,55:2761-2770
    33陶高梁,张季如.表征孔隙及颗粒体积与尺度分布的两类岩土体分形模型.科学通报,2009,54:838-846
    34冯杰,于纪玉.利用CT扫描技术确定土壤大孔隙分形维数.灌溉排水学报,2005,24:26-28
    35周尚志,党发宁,陈厚群等.基于单轴压缩CT实验条件下混凝土破裂分形特性分析.水力发电学报,2006,25:112-117
    36陈学松,吴爱祥,杨保华等.基于CT图象法的矿岩散体孔隙结构分形特征研究.金属矿山,2007,385:75-77
    37何娟,刘建立,吕菲.基于CT数字图像的土壤孔隙分形特征研究.土壤,2008,40:662-666
    38尹小涛,王水林,党发宁,等.CT实验条件下砂岩破裂分形特性研究.岩石力学与工程学报,2008,27(增刊):2721-2726
    39郭东明,左建平,张慧等.高强混凝土裂纹扩展规律的CT观察.硅酸盐学报,2009,37:1607-1612
    40张朝宗,郭志平,张朋等.工业CT技术和原理.北京:科学出版社,2009
    41彭瑞东,谢和平,鞠杨.二维数字图像分形维数的计算方法.中国矿业大学学报,2004,33:19-24
    42杨彦从,彭瑞东,周宏伟.三维空间数字图像的分形维数计算方法.中国矿业大学学报,2009,38:251-258

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