冻结速度对铜川砂岩损伤CT数变化规律研究

在寒区岩土工程中,季节性冻融是温度由正温经过数月缓慢变化到负温的过程及其逆过程,而昼夜冻融和气候骤变造成的冻融是温度由正温经过较短时间迅速变化到负温的过程及其逆过程。因此,研究冻结速度对岩石损伤结构的影响具有重要意义。利用 CT 扫描技术和岩石冻融实验,探讨了开放环境下冻结速度对 3 种铜川砂岩损伤扩展的影响,运用扫描层面内 CT 数统计频率分析法着重对冻融岩样扫描层面内的 CT 数变化规律进行分析,对寒区岩土工程具有一定的指导意义。

基于CT数的煤岩单轴压缩破坏的分叉与混沌分析

利用CT机对煤岩在单向压缩应力状态下的破裂演化过程进行了实时扫描,采用现代非线性科学的分叉和混沌理论对煤岩在单向压缩状态下破坏的演化过程进行了研究,对各级应力状态下煤岩的各扫描断面的CT数进行了统计分析,并在此基础上建立了CT数变化的数学模型,其结果表明:当表征煤岩微裂纹存活比和闭合效应的特征量取一定值时,其CT数的变化可用Logistic方程来描述,具有分叉与混沌特征。

岩石损伤CT数分布规律的定量分析

在岩石CT扫描CT数分布规律的基础上，建立了CT数分布规律的数学模型，推导了岩石损伤密度与CT数的定量关系。重要的是将CT数和岩石损伤变量联系起来，推导了用CT数表达岩石损伤变量的公式，并和Bellion公式和Lemaitre用材料密度表达损伤变量公式进行计算分析比较，从而验证本文用CT数表达岩石损伤变量公式的正确性。

岩石材料损伤变量与CT数间的关系分析

本文在岩石损伤ＣＴ扫描实验结果的基础上，将岩石材料损伤ＣＴ数和岩石损伤变量联系起来．建立了用损伤ＣＴ数表达岩石材料损伤变量的公式，并和Ｂｅｌｉｏｎ、Ｌｅｍａｉｔｒｅ用材料密度表达的损伤变量公式进行计算分析比较．

裂纹缺陷体积百分数与CT数的关系分析

本文利用混合体的线性衰减系数的线性表示,推导出材料受力环境下,不含杂质时,微裂纹群的出现所带来的密度相对变化量与CT数相对变化量之间的关系式。进一步分析得到了裂纹缺陷体积百分数相对变化量与CT数相对变化量之间的关系式。含单杂质时,得到了裂纹缺陷体积百分数相对变化量与CT数相对变化量的关系式,并且把结论进一步推广到多杂质情形。为后期利用CT进行材料疲劳寿命分析奠定了理论基础。

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用于Monte Carlo临床剂量计算的CT数转换方法

Monte Carlo计算方法已在精确放疗剂量计算中广泛应用,为达到更高的计算精度需要有更准确的CT转换方法。传统简单分组CT转换方法由于元素组成转换太粗略,不能满足计算精度要求。该文根据人体主要的组织分区进行元素组成分析,引入混合转换方法,在骨骼区和软组织区使用曲线拟合方法对磷钙和碳氧氮元素进行转换;在肺组织区间,使用插值法简单有效地反映了从空气到肺再到软组织过渡中元素组成的变化。CT转换精度的提高使得整个剂量计算的相对误差在2.5%以内,从而使更加精确的治疗得以实施。

X—CT在测定储集层物性参数中的应用

用第３代医用ＣＴ进行油气藏储量计算参量的测定，给出８块岩心样品孔隙度及油水饱和度的ＣＴ数据与常规测试数据的对比，结果符合很好编制了用医用ＣＴ设备分析岩心孔隙度和油水饱和度的配套软件．分析了医用ＣＴ用于岩心分析的问题及解决办法最后讨论了本工作在裂缝型油气藏岩心分析中的应用．

混凝土细观破裂过程的CT图像分析

在混凝土CT图像的处理、描述、分析等工作方面进行了有益的探索.利用CT技术对混凝土的细观破裂过程进行实时扫描观测,获得了混凝土试件实时CT图像和应力应变曲线,并提取出图像上各点的CT数加以整理.通过对图像和CT数进行分析表明,混凝土试件的裂纹一般围绕骨料在砂浆中扩展,尤其是砂浆与骨料的粘结面是研究混凝土破损的关键区域,混凝土的破坏过程可以分为压密、扩容、CT尺度裂纹扩展、破坏4个阶段.

支持向量机在混凝土CT图像分析中的应用

本文引入支持向量机的理论,对混凝土圆柱体试件一个扫描断面的5个应力阶段的CT图像进行了分析,对图像的各组成部分进行了分类,获得了清晰的裂纹、孔洞区域,砂浆区域和骨料区域的空间位置分布。从支持向量机分类图中可以看出裂纹或孔洞区域的大小分布随应力的变化过程,表明混凝土试件经历了压密、扩容、CT尺度裂纹扩展贯通至最后破坏的过程。与用传统的统计方法研究混凝土CT图像相比,支持向量机法不仅可以反映出材料的空间分布,同时使复杂的CT数分布对应转换为三类数的分布,简化了下一步统计分析。

基于CT试验的混凝土破损机理生态学研究

本文引入数学生态学种群的概念,在整个CT标尺范围内,以100等间距考察了混凝土圆柱试件第一扫描断面σ=9.87M Pa时的CT图像,获取和分析了40个种群的个体数量和空间位置信息。在此基础上,确定了骨料种群、砂浆种群和孔隙或裂纹种群分区界限值,最终实现了混凝土骨料、砂浆和裂纹3个种群的提取,并对上述各种群的空间演化信息和CT数演化信息进行了分析,总结了混凝土的破损机理。

工业CT材料密度测量方法研究

为了实现对密度高且变化范围大的材料进行密度定量测量,建立自动密度测量系统,对工业材料的密度与CT数的关系进行研究。根据工业CT检测工件常见密度,选取有代表性的几种均匀材料作为标件,并以铝材料作为参考标准件。通过CT扫描获取不同密度标件对应的CT数。选用一幅CT图像为标定图像,以该图像中空气的CT数为标准,对被测材料的CT数进行修正。采用最小二乘法拟合材料密度与CT数的关系式。实验对塑料、橡胶、玻璃、钛合金、钢、铜等材料的密度进行测试,测量精度小于1%。测量结果基本满足工业材料密度的精度要求。

混凝土单轴压缩下细观损伤特性的CT研究

混凝土是一种非均质的材料,在细观层次上将混凝土看作由骨料、砂浆和两者之间的界面组成的三相复合材料。本文利用CT技术对混凝土的细观损伤过程进行实时扫描观测,获得了混凝土试件实时静力压缩CT图像,提取出图像上各点的CT数并根据分区理论定义了一个基于CT数的统计损伤变量。通过对图像和CT数以及损伤变量的分析表明混凝土试件在静力压缩条件下经历了压密阶段、扩容阶段,损伤急剧增大到破坏的细观损伤演化全过程,以此反映了混凝土细观损伤演化的特性。进而通过细观损伤对混凝土材料裂纹的扩展、贯通以及最后失稳破坏的破坏实质进行了有益的探索。

千枚岩碎屑土三轴试验剪切带扩展性状的CT研究

土体剪切带的产生和发展是岩土工程界一直关注的问题。对千枚岩碎屑土进行了固结排水剪切试验,并在试验过程中采用CT可视化技术进行了实时监测扫描,得到同一断面位置不同应变条件下的系列CT切片,从CT切片中可观测到试样随应变的增加而出现的明显的剪切带。采用CT技术真实再现了三轴试样在轴向力作用下,局部裂纹扩展逐渐贯穿形成完整剪切带的过程。对CT切片进行了7个区域的CT数平均值和CT数标准差统计,分析认为,轴向应变在3%~10%范围内是剪切带形成和发展的主要阶段,在应变3%前试样主要被压缩,在应变3%后试样在偏应力的作用下逐渐出现微裂隙,并随应变的增加,微裂隙越来越明显。CT数统计值出现微裂隙的应变和宏观观测到微裂隙的应变不对等,在判断剪切带微裂隙出现应变上建议以CT数统计值为准值。

路基原状黄土细观结构损伤规律的CT检测分析

利用可同步进行CT扫描的三轴仪,对路基原状黄土进行了三轴剪切试验,从CT数和CT图像两方面分析了不同受力过程中黄土细观结构的变化。结果表明,随着压力增大,土体中的大孔隙逐渐闭合,试样平均密度在增大;当土颗粒产生剪切位移时,土样发生剪胀,土体的原始结构完全被破坏。

单轴压缩条件下混凝土破裂过程的CT试验

利用CT技术对单轴压缩作用下混凝土细观破裂过程进行实时扫描观测,获得了系列CT图像。通过对灰度图像和差值图像中CT数平均值的变化进行分析,说明单轴压缩时混凝土试件经历压密、扩容、CT尺度裂纹萌生、扩展、贯通和混凝土宏观破坏阶段,混凝土试件的裂纹一般围绕骨料在砂浆中扩展尤其是砂浆与骨料的黏结面是研究混凝土破损的关键区域。研究表明,CT分析是细观损伤检测分析的有效方法,为进一步定量描述混凝土细观破裂过程提供了重要依据,探索了混凝土材料细观破裂的机理。

基于X-CT技术的沁水盆地南部煤储层精细描述

基于X射线层析扫描(X-CT)技术,通过表征不同煤岩类型煤储层的孔-裂隙和矿物的发育特征,分析煤岩组构,建立煤岩体可视化与三维重构,对沁水盆地南部3号和15号煤层储层特征行了精细描述。结果表明:扫描CT数在不同煤岩类型的样品中呈现较大差异,孔裂隙及矿物发育呈现出较好的规律性;切片平均CT孔隙度及矿物含量均与切片平均CT数有良好相关性。对比这2个煤层的X-CT试验结果,发现3号煤层平均CT数小于15号煤层,说明3号煤层中无机组分含量较低,孔裂隙较为发育,而15号煤层中存在相对多的无机矿物质;3号煤层CT数的极差、标准差和变异系数均大于15号煤层,说明3号煤层的层内非均质性较15号煤层强。

基于CT-连续加荷水泥乳化沥青混凝土细观损伤规律研究

利用CT技术对水泥乳化沥青混凝土的细观损伤过程进行实时扫描观测,获得了混凝土试件在连续加荷下的CT图像。通过采用直观分析法、CT数分析法、CT数与损伤变量关系3种方法分析表明,水泥乳化沥青混凝土的破坏过程可分为压密、扩容、裂纹扩展、破坏4个阶段,同时混凝土在受压过程中具有韧性,在极限荷载之前各断面处于压密和微扩容的强化阶段,极限荷载之后混凝土从损伤到破坏发展比较平稳。

合肥地区重塑黏性土细观结构演化三轴CT试验

为研究非饱和黏性土的细观结构演化特征,采用CT-多功能土工三轴仪,对合肥地区重塑黏性土在不同吸力、不同净围压下进行了非饱和固结排水三轴试验,得到了土体内部结构演化的CT图像、CT数平均值和方差.研究结果表明：净围压对土体细观结构演化影响显著.净围压较低时,土体经短暂压密后,原有孔洞消失,产生裂纹,裂纹宽度和长度随时间扩展较快——吸力越大,裂纹扩展、贯通程度越显著;CT数平均值减小0.26%-4.16%,方差增大15.82%-37.80%,说明土体密度变得不均匀.净围压较高时,土体整体被压密,一般无裂纹产生;CT数平均值增大1.22%-14.87%,方差减小10.02%-83.37%,说明土体密度变得更均匀,土体更致密.

岩石CT密度损伤增量图像“阴阳环”现象的形成机制及其配准校正

通过对岩石试样在加载前后测得的CT数作差值运算,可获得岩石试样在不同应力阶段的CT密度损伤增量。在岩石CT密度损伤增量灰度图像中,试样边界被分成两半,其中一半为黑色,另一半为白色,这一现象称之为“阴阳环”现象。为揭示这一现象的形成机制,对岩石试样某一扫描断面在4个不同应力阶段CT图像的CT数分布进行对比研究。分析结果表明,加载阶段的CT图像相对初始CT图像发生错位。为查清图像错位与“阴阳环”形成之间的关系,建立“阴阳环”生成模型,同时揭示图像错位产生“阴阳环”现象的物理机制。在此基础上,对加载阶段的CT图像进行配准校正,消除密度损伤增量的计算误差。