单轴压缩下大理岩断口裂纹的分形特性及其载荷相关性研究

本文主要探讨了单轴压缩条件下岩石断口裂纹的分形特性研究，以大理岩作为研究对象。通过在MTS岩石伺服试验系统上进行单轴加载实验，作者获得了在四种不同破坏载荷下的大理岩断口样本。利用扫描电镜技术，对岩石破坏后的断口裂纹进行了细致的微观结构观察，并结合图像分析技术和分形几何理论，开发了一套MATLAB程序来计算这些微观结构图像的分形维数。 分形维数是衡量复杂几何形状在不同尺度上的细节丰富程度的指标，它揭示了岩石断口内部结构的自相似性和复杂性。在本研究中，发现大理岩的断口显示出显著的自相似性，意味着其在不同放大级别下呈现相同的几何模式。这一特性对于理解岩石的断裂行为以及评估其在工程中的稳定性至关重要。 更深入的研究发现，大理岩的断口分形维数与其承受的破坏载荷之间存在一定的关联。这意味着随着加载载荷的增加，岩石断口的微观结构可能发生变化，从而影响其力学性能。这种关系对于地质灾害预测、岩体稳定性评估以及材料设计优化等方面具有重要的实际意义。 论文还探讨了如何将这些理论应用于实际工程问题，如岩体稳定性评估和地下工程的设计中，以提高对地质结构的理解和预测精度。同时，这项研究也为岩石断裂力学领域的理论发展提供了新的视角和实证数据，促进了岩石力学模型的进一步完善。 这项工作不仅深化了我们对岩石断口裂纹微观结构的理解，而且揭示了其在不同力学条件下的分形特性，为岩石力学和地质工程领域的实践应用提供了科学依据。