沉积岩孔隙结构的二维分形模型及两相流模拟

建立了沉积岩孔隙结构的二维分形模型,引入了描述沉积岩孔隙结构的参数分布分维Ｄ和半径比γ,并利用该模型对大粘滞比情形下的沉积岩中两相流驱替进行了计算机模拟,模拟结果表明,粘滞指进型与结构参数存在密切关系：当半径比较小而分布分维较大时,指进型明显地呈十字形生长,而当半径比较大而分布分维较小时,指进型表现为完全无序的分支结构．最后通过数据拟合,得到了指进型分维与结构参数关系的表达式．     

沉积岩孔隙结构的二维分形模型及两相流模拟

建立了沉积岩孔隙结构的二维分形模型,引入了描述沉积岩孔隙结构的参数分布分维Ｄ和半径比γ,并利用该模型对大粘滞比情形下沉积岩中的两相流驱替进行了计算机模拟,结果表明粘滞指进型与结构参数存在密切关系．当半径比较小而分布分维较大时,指进型明显地呈十字形生长,而当半径比较大而分布分维较小时,指进型表现为完全无序的分支结构．通过数据拟合,得到了指进型分维与结构参数的表达式．     

沉积岩孔隙结构的二维分形模型及两相流模拟

建立了沉积岩孔隙结构的二维分形模型，引入了描述沉积岩孔隙结构的参数分布分维Ｄ和半径比γ，并利用该模型对大粘滞比情形下沉积岩中的两相流驱替进行了计算机模拟，结果表明粘滞指进型与结构参数存在密切关系；当半径比较小而分布分维较大时，指进型明显地呈十字形生长，而半径比较大而分布分维较小时，指进型表面为完全无序的分支结构。通过数据拟合，得到了指进型分维五结构参数的表达式。     

地基处理中孔隙水压力及地表沉降的分形特征

应用分形几何理论对地基处理中地表沉降值和孔隙水压力值进行了分形几何研究,发现孔隙水压力及地表沉降具有多层次的分形几何特征,结合实际工程,确定了划分界限,并建立了分维数与固结度、分维数与沉降量的相关关系曲线,得出了相关关系方程,利用此方程可以对地基土的团结变形进行预报。     

松散岩体的分形特征

构造了松散岩体的块体颗粒分形模型,用分形理论研究了松散岩体的块体颗粒分维、孔隙分维、孔隙度及它们之间的关系,得到相应的计算公式,该模型得到了工程实例的验证。     

双重分形多孔介质孔隙率的研究

根据双重分形多孔介质孔隙分布分形维数D与孔隙迂曲分形维数DT的定义和计算公式,推导了多孔介质孔隙率的计算公式.通过孔隙率计算公式的函数图像分析了双重分形维数D和DT的变化对孔隙率的影响,分析结果表明孔隙率随多孔介质双重分形维数D和DT的增加而增大;多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率增加的就越慢;当D DT＜3时,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率就越大,但当D DT＞3时则相反,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率反而越小,D DT=3是特殊点,令D DT→3时的孔隙率极限值为它的孔隙率.     

新疆某砂岩铀矿含矿层孔隙结构的分形特征

以新疆某砂岩铀矿含矿层为研究对象,利用压汞实验数据,采用分形理论研究含矿层孔隙结构特征,并探讨其与渗透性的关系及成因.含矿层孔隙结构总体上具类似的分形特征和形成机理.孔隙结构表现出双分形特征,大孔隙结构的分维值明显大于小孔隙结构的分维值,表明大孔隙结构的复杂程度明显大于小孔隙结构的复杂程度.大孔隙结构的分维值可判定含矿层的渗透性,并且其高值指示渗透性低,而小孔隙结构的分维值不能判定含矿层的渗透性.流体对不同孔径孔隙结构的改造程度存在差异可能是导致本砂岩铀矿含矿层孔隙结构具双分形特征的一个重要因素.     

页岩纳米孔隙表面分形特征及其影响因素

明确页岩纳米孔隙表面分形特征有助于深化对页岩吸附机理与吸附模型的认识。以五峰组/龙马溪组、延长组页岩为研究对象,基于氮气吸附法孔隙结构参数,计算了页岩纳米孔隙表面分形维数,并与泥岩、致密砂岩分形维数对比,揭示了有机质、黏土矿物等对孔隙表面分形特征的影响。研究表明,五峰组/龙马溪组页岩纳米孔隙表面分维值为2.7~2.9,延长组页岩为2.3~2.7,其分维值取决于10 nm以下孔隙累计表面积大小;页岩分维值与有机质成熟演化阶段正相关,而与有机质含量关系复杂;有机质孔与黏土矿物晶间孔表面均具有明显的分形特征,该孔隙发育是页岩具有表面分形特征的根本性原因,但前者的分维值显著大于后者。有机质与黏土矿物表面呈现高度粗糙性,严重偏离光滑平整特性,因此,甲烷在页岩纳米孔内的吸附属于典型的非均匀固体上的吸附。     

基于图像处理的矿石颗粒三维微观孔隙结构演化

采用高精度显微CT技术及三维图像分析方法研究氧化铜矿石颗粒在酸浸前后内部微观孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔隙尺寸分布、孔隙连通度、孔隙分维等参数的变化规律。结果表明：酸浸后矿石颗粒的孔隙率明显增加,孔隙尺寸分布范围更广,出现一定比例的大孔隙,平均孔隙直径增加2~3倍;孔隙连通度在酸浸前基本为零,酸浸后明显增加,并在各方向上呈现空间变异性;孔隙分维数在浸出结束后也有所增大,且在一定范围内与孔隙率及平均孔隙直径呈指数增长关系。借助三维图像分析可实现矿石浸出过程中内部微观孔隙结构的定量描述,从而揭示矿石颗粒孔隙结构的演化规律。     

软土路基微结构扫描电镜图像的分形

根据分形模型的构造方法,提出了用于描述软土孔隙变化的孔隙度分维、孔隙分布分维和孔隙边缘形状分维,并以珠江三角洲地区某高速公路软土路基加固为例,用分形维数对土体扫描电镜(SEM)图像进行分析。研究发现,加固后3种分形维数均有不同程度降低,表明加固后孔隙的分布面积减小,结构单元体之间排列紧密,孔隙尺寸分布趋于均匀,孔隙边缘形状变得规整光滑。结果表明,软土中孔隙分布及形状具有分形特征,不同的分形维数,可以从不同角度反映土体的加固效果及力学特性变化。     

分形与分维及在地球物理学中的应用

本文概述了分形几何的产生和发展,论述了分形与分维的基本概念,同时介绍了分形理论在地震科学、沉积岩结构及电导率、油田开发过程中的粘性指进等方面的应用。     

基于岩石节理分形特性的岩体稳定性智能辨识

 调查国内大量矿山地质资料,分析其矿岩节理裂隙数据,采用分形理论揭示岩体节理间距和产状分布的分形特性.采用混沌算法优化神经网络,建立矿岩稳定性与其岩石单轴抗压强度、单轴抗拉强度、内摩擦角、内聚力、弹性模量、岩体节理间距分形维数和节理产状分形维数的智能辨识模型,寻求岩体判别新方法.研究表明,岩体节理间距分形维数和产状分布分形维数可反映岩体节理空间分布的整体信息;节理间距分形维数越小,岩体完整性越好;产状分布分形维数越低,节理分散程度越小;即二者分形维数越小,岩体稳定性越好.智能辨识模型可以根据矿岩力学参数、岩体节理分形特征,预测不同地质条件下的岩体质量,为工程支护设计及施工提供依据.     

露天矿排土场散体岩石粒度分布的分形特征

应用分形几何理论研究了露天矿排土场散体岩石粒度分布的分维特征。研究表明:排土场岩石块度分布具有良好的分形结构,分维数大小随着排土场高度的增加而增加,但不超过3。当分形量测尺度一定时,分维数越大,散体中细颗粒含量越多,平均粒径也越小;当维数D一定时,粒级粗细将随分形量测尺度范围发生变化。分维数与散体剪切强度参数之间存在一定的相关关系。分维数是定量描述岩块粒度粗细含量的一个重要的参数,可用于排土场粒度资料的统计分析。图2,表3,参10。     

坝基工程岩体结构分类分数维研究

利用分数维理论对岩体结构进行定量描述提出并建立了坝基工程岩体结构定量划分的改进的连续亨明法以长江三峡坝基岩体结构定性定量划分为案例,得到各类岩体结构标准特征向量分维值及各类岩体结构亨明核,建立了一个岩体结构定量划分系统,使岩体结构的研究由定性向定量转化     

不同pH环境下黏土类岩崩解过程分形演化规律

基于分形的相似性原理和质量守恒定律,分别探讨了岩石颗粒的细观分数倍崩解过程及粒组宏观分布模拟崩解方法,得到了基于颗粒数量统计的岩石崩解分形描述的关联分维计算公式.在此基础上,以黏土类岩为研究对象,分析了不同pH环境下岩石颗粒崩解过程的分形演化规律.结果表明:初次崩解时溶液pH值越小颗粒分形维数越大,pH值越小分维数趋于稳定所需循环次数越少;酸性溶液对颗粒崩解分维数的增长起到加速作用,碱性溶液对颗粒崩解分维数的增加具有阻碍作用且循环多次后分维曲线才渐趋稳定,但任何溶液条件下黏土类岩崩解的颗粒分形维数最终趋于相等.     

凿岩粉尘粒度分布的分形结构

本文应用分形几何理论研究了矿山凿岩时岩粉粒度分布的分形特征。研究发现岩粉粒度分布具有良好的分形结构。岩粉粒度大小的分布具有良好的分形结构。岩粉粒度大小的分布可用分维值定量地描述。建立岩粉的分维值与凿岩参数的关系很有必要，它能为控制岩粉粒度和凿岩参数优化提供有效的依据。     

分形理论和岩石破碎的分形研究

介绍了分形的基本概念和4种分维数的确定方法，探讨了岩石破碎过程中的分形特征，推导了岩石爆破块度分布和分形维数的关系式，并建立了分维数与爆破参数的关系，从而为爆破参数优化进行块度预报提供了科学依据，为岩石破碎理论的研究提供了新的途径。     

基于岩屑分形理论的岩石力学参数实时评价方法

现有的岩石力学参数获取方法依赖于钻井取心和测井资料,具有较大的时效限制。将分形几何理论应用于岩石力学参数实时预测的研究中。首先,利用完钻井深层岩心开展力学测试,建立岩石力学参数与多项测井物理量多元统计学模型。然后,开展上返岩屑颗粒的分形维数测试,并依据测井岩石力学模型计算出岩屑原位地层的岩石力学参数,将这些力学参数与岩屑分形维数建立统计学关系式。以准噶尔盆地玛湖凹陷Ma123井为例,通过测试上返岩屑的分形维数,进而实时计算出岩石的力学参数。完钻测井后基于测井反演模型绘制出该井岩石力学参数剖面。两种方法对比认为,基于岩屑分形维数计算的岩石力学参数具有较高的精度(误差小于10.9%)。同时,通过实践总结出一套基于录井岩屑分形理论的岩石力学参数的实时预测方法。该研究成果拓展了分形岩石力学的应用领域,为岩石力学参数的实时预测提供了新思路。