基于CT的岩石三维裂隙定量表征及扩展演化细观研究

岩石破裂是裂纹萌生、扩展演化直至贯通的过程,为了研究受载岩石发生变形破坏时其内部裂纹动态扩展演化过程,利用工业CT对岩石破裂过程进行阶段性观测扫描,通过CT图像堆栈矢量化处理构建岩石三维裂隙模型,并对裂纹结构特征参数进行统计分析,定量化表征岩石破裂过程中裂纹扩展情况.在此基础上,提取裂纹扩展路径上的局部破坏形态特征,结合岩矿鉴定试验进行细观尺度分析研究.研究结果表明:利用裂隙体积从表面积S及分形维数D等参数可以将三维裂隙扩展过程量化,且参量呈现基本不变一小幅增大一大幅激增的变化规律;CT切片图像中裂纹面积可以表征岩石局部裂纹扩展特征,且与同阶段三维裂隙的扩展演化特征相对应;岩石细观结构对裂隙扩展影响较大,裂隙扩展遇到砾石将形成绕砾扩展、穿砾扩展及分叉扩展3种方式.该研究成果将为岩石失稳破坏、工程岩体致灾预警工作提供研究基础.