裂隙砂岩变形破裂分析：应变场灰度与纹理特征

"裂隙砂岩变形破裂过程中的研究主要集中在如何通过数字图像相关技术(DIC)分析应变场的灰度及纹理特征，以揭示其变形破裂机制和预测前兆特征。研究人员使用高速水刀切割技术在板状红砂岩试件上预制不同倾角的裂隙，并进行单轴压缩试验。在加载过程中，通过DIC技术非接触式地监测应变场的变化。 在试验过程中，观察到灰度特征参数如均值、标准差、三阶矩、平滑度、一致性和熵的变化。这些参数反映了应变场灰度从低灰度级向高灰度级的转移，灰度直方图形态也从宽广型变为尖锐型，峰值频率增加。同时，纹理特征参数，包括对比度、相关性、角二阶矩和熵，也揭示了试件变形破裂的模式。 通过对这些参数随时间变化的分析，可以将应变场灰度/纹理特征参数-时间曲线分为三个阶段：波动段、平稳段和突变段。突变段通常与裂纹的形成和扩展相关，其变化趋势可分为增长型、降低型和变化不明显型。灰度和纹理特征参数之间的皮尔逊相关系数大部分大于0.5，表明两者之间存在显著或高度的相关性。 重要的是，灰度/纹理特征参数的首次突变被识别为张拉裂纹萌生的标志，且往往发生在试件接近破坏的时刻，可作为裂隙岩体失稳的预警信号。前兆/峰值应力比和前兆/最终破坏时间比分别为0.83~0.97和0.85~0.95，这提供了识别破裂前兆的有效指标。 相比完整砂岩，裂隙砂岩的灰度/纹理特征参数在破裂前兆识别中表现更优，因为预制裂隙增强了岩体应变场的不连续性。因此，对于完整岩石和裂隙岩体，研究者分别推荐了不同的灰度/纹理特征参数进行监测，以更准确地预测其变形破裂行为。 这项研究对于理解裂隙岩体的破坏机制，以及开发更有效的岩体稳定性评估方法具有重要意义，同时也为岩土工程的安全设计提供了理论依据。"