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物理力学,岩石力学试验

为了提供一种研究岩石粗糙裂隙渗流物理力学规律的方法，准确描述岩石裂隙的粗糙性结构，从细观尺度研究岩石的裂隙岩体流固耦合问题提供方便，本发明提供了一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法及试验系统，具体技术方案如下。 一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法，步骤包括： 步骤A.制作岩石试件，并在岩石力学试验机上加载岩石试件，试件内形成贯穿裂隙，然后清除岩石试件表面碎屑； 步骤B.通过扫描仪对粗糙裂隙表面进行扫描，获得粗糙裂隙表面的数字图像； 步骤C.处理所述数字图像，包括去除噪声处理和阀值分割处理； 步骤D.对处理后的数字图像RGB值进行归一化处理，获得数字图像表面的归一化矩阵，建立空间坐标系，测量坐标系原点的起伏高度，获取图像数字矩阵还原比例； 步骤E.计算得到数字还原矩阵，包括用所述还原比例乘以所述归一化矩阵； 步骤F.利用数字还原矩阵和基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成试验系统，完成粗糙面裂隙的模拟，还原完整的空间裂隙。

现有的天然岩体粗糙裂隙表面模拟，大多采用树脂材料复制岩石表面特征，利用相似材料重构该裂隙面，这种方法无法避免试验中的不确定因素对裂隙重构的干扰，并且在流固耦合试验中无法对相同裂隙情况的两个试件分别进行不同的试验，并且无法准确的获得节理面水力开度，从细观尺度研究岩石的裂隙岩体流固耦合问题缺乏必要的研究方法及试验手段；为此需要对现有的试验方法及试验系统做进一步的改进。 (1)提供了一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法，该方法通过对数字图像的处理，进而精确的重现岩石试件在拉伸、扭转或剪切破坏的粗糙面裂隙形貌特征，并真实的模拟岩体节理粗糙裂隙面起伏变化特征。 (2)本方法通过获取数字图像，并对数字图像进行数据处理，得到数字还原矩阵；利用该矩阵在基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成试验系统中，模拟还原粗糙裂隙面；通过该系统还原还具有准确性高、可重复性好、操作简便等优点；并且该系统可以重复多次还原多个不同的粗糙裂隙面，为室内岩石力学试验提供了更为便利的试验方法。 (3)该方法对裂隙表面图像进行处理，很好的还原了岩体裂隙的分布，利用基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成试验系统，还原完整的空间。

赵金海，男，1989年2月生，汉族，中共党员，博士，能源与矿业工程学院讲师，2013年毕业于山东科技大学采矿工程专业，获学士学位，2013年至2018山东科技大学采矿工程专业硕博连读，获博士学位，2017年10月至2018年10月澳大利亚昆士兰大学联合培养博士。 主持山东省自然科学基金1项，作为主要成员参与国家自然科学基金项目5项，企业委托横向项目10余项。获得山东省科学技术进步一等奖1项（第十位）、中国产学研合作促进会一等奖1项（第三位）、山东省高等学校科学技术三等奖1项（第二位）。 主要从事矿井突水机理与防治、“三下”充填开采、矿山岩体力学、多场耦合数值模拟、断层动力响应机理等方面的教学和研究工作。以第一作者在《Rock Mechanics and Rock Engineering》、《Bulletin of Engineering Geology and the Environment》等国内外高水平期刊发表学术论文10余篇，以第一发明人授权发明专利4项。

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