孔隙分布分形维对多孔材料抗压强度的影响研究

建立了4组不同孔隙分布形式的多孔材料模型,在考虑孔隙分布范围和密度的基础上计算其孔隙分布分形维数,并利用假三维数值试验的方法获得了相同初始强度、不同孔隙度和孔隙分布形式试样的抗压强度。数值试验结果表明,除了孔隙度较小和孔隙分布分维数较大的试样破坏形式基本满足45° 破裂角的规律以外,该分维数较小的试样均呈现出不对称的斜截面破坏;在孔隙度相同的情况下,该分维数越大,样品的抗压强度越高;通过推导假三维情况下材料孔隙度与抗压强度的理论关系发现,该分维数越大,样组的抗压强度随孔隙度增大而衰减的速率越慢;根据损伤力学模型对试样的抗压强度进行预测分析发现,当样组的该分维数较大时,该模型能够较准确地预测多孔材料的抗压强度,而当样组的该分维数逐渐减小时,损伤力学模型的精度也逐渐降低。上述规律是由孔隙分布分维数越小、孔隙分布越不均匀、试样中应力集中的累积效应越显著的原因而造成的。     

基于岩石地质本质性的碳酸盐岩单轴抗压强度预测

充分认识岩石的地质本质性是准确描述其物理力学特性的桥梁。岩石的地质本质性涵盖了岩石的物质性、结构性和赋存状态3个方面的内容。在综合考虑岩石上述3方面特征及其与单轴试验联系的基础上,以矿物组成、密度、纵波波速和含水状态为基本指标,采用回归和BP神经网络的方法对碳酸盐岩单轴抗压强度进行预测,并采用灰色关联分析法验证本研究所选用的预测基本指标的合理性。实例应用表明：本次采用的回归方法对该类岩石强度预测的最大误差为15.3%,BP神经网络方法预测的最大误差为8.5%。预测误差出现的原因为碳酸盐岩物质组成复杂,所选预测基本指标是实际情况的简化,同时泥灰质岩石所具有的膨胀性也导致实测和预测结果具有一定的差异。