基于分形网络模型的裂隙岩体渗流特性分析

基于分形网络模型提出了裂隙岩体渗透率参数估计方法。采用网格模板方法产生具有分形结构的岩体裂隙网。根据渗流网络的并联原理,建立了岩体裂隙网络等效渗透率计算方法。研究表明,岩体裂隙网络系统的等效渗透率随着裂隙分形比例因子和分级数目的增加而增加。裂隙岩体的等效渗透率能够采用分形网络方法进行解析预测。     

基于分形理论的10煤层底板岩体结构类型划分

划分煤层底板岩体结构类型,可以为矿井安全生产和水害防治提供一定的技术支持。采用分形几何学理论,对青东煤矿10煤层底板岩体的断裂网络发育特征进行分析,以测算所得分维值作为评判标准,进而划分10煤层底板岩体结构。利用Surfer软件,绘制10煤层底板断裂网络分维等值图,结果表明:研究区域内10煤层底板岩体结构以完整和块裂结构为主,含有部分碎裂结构和极少量的松散结构,研究区内断裂网络发育与分维分布具有较明显的一致性。     

岩体裂隙网络的二维分形仿真

以裂隙在岩体分布中具有自相似性为基础,建立了一个岩体裂隙计算机模拟方法,该方法考虑了裂隙分布的方向性和成带性特点,利用分维原理产生仿真裂隙网络,还给了 模拟实例,对岩体的稳定性和渗透性评价有实际指导意义。     

裂隙与破断岩体力学的分形研究

工程岩体的稳定性主要取决于裂隙与破断岩体的力学行为,由于其复杂和无序性,因此一直是岩石力学研究领域的热点和难点之一．本文简要概述了运用分形几何理论研究裂隙与破断岩体力学行为的主要工作,包括：(a)岩石节理表面几何形态的分形描述和测量方法;(b)岩石节理力学行为的分形研究：(c)裂隙岩体离散强度的分形研究;(d)利用分形几何理论研究和解决采矿工程中问题,如断层分布和开采沉陷,放顶煤开采过程中裂隙演化及块度分布等.     

元坝中部断褶带须家河组裂缝分形特征

针对四川盆地元坝中部断褶带须家河组岩体在构造应力场作用下的破裂具有良好的自相似性和分形特征,开展了须家河组断裂发育的分形特征和取芯段裂缝的分形特征研究,研究中采用箱形覆盖法来求取断裂和裂缝分维值,利用数学公式将各子区域的断裂容量维与岩芯裂缝容量维通过岩芯裂缝密度进行拟合,建立二者的定量关系,获得了四川盆地元坝中部断褶带须家河组有利的裂缝发育带。结果表明,须家河组裂缝分维值大于1.45的区域为裂缝发育区,油气富集程度高;裂缝分维值大于0.95且小于1.45的区域为裂缝较发育区;裂缝分维值小于0.95的区域为裂缝欠发育区。     

基于GSI的裂隙化岩体力学参数的确定

裂隙化矿岩体的力学强度特征和参数,主要受到岩块力学参数和岩体的节理裂隙参数的影响。为确定井下开采裂隙化矿岩体的力学强度参数,引入节理间距和节理面粗糙度系数(JRC)对地质强度指标(GSI)系统进行定量化的分级和参数取值,建立了定量化的GSI评价体系,综合采矿活动的影响因子,实现了裂隙化岩体力学强度参数的计算。以锌铜矿体的裂隙化矿岩体结构为研究对象,在进行的岩体工程地质调查基础上,取得了上下盘围岩的节理裂隙间距和节理结构面粗糙度系数,定量确定了上下盘围岩的裂隙化岩体强度力学参数。研究结果表明,运用定量化的GSI方法,可以实现裂隙矿岩体结构强度参数的确定,得到了锌铜矿体的上盘和下盘围岩的强度特征参数,其弹性模量分别为5.749 GPa和4.483 GPa,内聚力分别为3.126 MPa和2.772 MPa,内摩擦角分别为24.56°和23.08°。这些力学强度参数指标为裂隙矿岩体的采矿工程设计提供了基础参数。     

采空区上覆岩体裂隙分形规律的实验研究

以山西省霍州矿务局辛置煤矿2204采掘工作面为原型,利用相似材料模拟实验模拟采空区上覆岩体裂隙的形成过程扣分布状态,运用分形几何理论研究采空区冒落带、裂隙带和弯沉带岩体裂隙的分形规律。实验结果表明：上覆岩体裂隙分形维数随工作面推进经历了由小→大→小并趋于稳定的变化过程,开采结束且岩层基本稳定之后,其分形雏数为采动前分维值的0．5％-5％,且模型采空区边缘地带“三带”的分形维数值较采空区中心的分形维数值大。     

川中红层岩体结构裂隙发育特征及多尺度分析

四川盆地红层岩体宏细观裂隙发育,是影响其卸荷变形、吸水风化膨胀和工程特性的控制因素,近年来出现的多起高速铁路深挖红层路堑型路基持续超限上拱变形病害与此有关.为了解红层软岩裂隙发育特征,在原位岩体所有节理裂隙进行现场调查和测量统计基础上,采用统计岩体力学的方法,从不同尺度对岩体结构裂隙进行了深入系统的分析.结果表明,大尺...     

辽阳硅石矿岩质边坡岩体裂隙宽度概率统计

岩体随机不连续面三维裂隙网络模拟是近年来一项评价岩体结构特性的重要手段,但该模型中并未考虑裂隙宽度对岩体稳定性的影响.对辽阳石门硅石矿岩质边坡的裂隙进行了现场不连续面窗口调查,利用卡方检验、K-S检验相结合的方法,对所统计的裂隙宽度进行概率统计分析,从而选取最佳概率分布类型.统计分析结果表明,辽阳硅石矿岩质边坡裂隙宽度分布多呈伽马型分布函数,小于10mm宽度的裂隙占大多数,构造应力类型对裂隙宽度分布参数起主要影响,可为三维裂隙网络宽度模拟提供理论依据.     

二维随机裂隙岩体灌浆数值模拟

在已有裂隙岩体灌浆研究的基础上,建立随机裂隙网络宾汉姆浆液的渗透模型,利用Monte-Carlo法生成岩体裂隙网络,研究宾汉姆浆液在该岩体裂隙网络内的渗透规律,以及灌浆过程中裂隙变形对灌浆的影响.研究结果表明,通过该模型可预测浆液在岩体中的渗透状态,改进灌浆参数,提高灌浆质量.     

构造裂缝的分形研究

从数学规律的角度,应用分形理论,对构造裂缝的分布发育规律进行研究.分数维D值越大,说明构造裂缝分布越均匀,各向异性较强,构造裂缝的分布发育较好.与走滑断裂属同一构造应力场的构造裂缝,随着距离走滑断裂距离的增大,分数维D值呈指数减小;随构造裂缝面密度的增大,分数维D值呈线性增大.分数维D值大小更能体现构造裂缝分布的均匀程度和各向异性,同时考虑构造裂缝面密度和分数维,引用发育程度f来表征岩石破裂程度.对裂缝油气藏来说f,越大表明岩石破裂程度越高,储层裂缝越发育.靠近断裂岩石破裂程度高,有利于油气的运移.     

基于分形理论的岩体原生节理分布特征研究—以长河坝水电站为例

由于岩体内部结构面的分布规律具有随机性、复杂性的自相似的特征,可以运用分形理论对其进行研究。通过现场节理调查,描绘了待爆破区域原生节理的分布网络,并统计分析了节理迹长和倾角的概率分布模型;运用盒维数计算方法得出了结构面分布的分形维数D,讨论分形维数D与岩体的工程质量以及结构面分布之间的关系,实现了对岩体的工程性质以及不同尺度结构面的定量对比分析。结果表明:节理面的倾角和迹长分别服从正态和对数正态分布;江咀料场节理分布的分形维数D=1.315,响水沟料场节理分布的分形维数D=1.275,河口料场断层系的分维数D=1.164,可见分形维数D越大,结构面越发育,岩体的工程质量就越差;另外随着调查尺度范围的增大,分形维数D反而减小。研究结果可对分形理论在岩土工程质量评价及节理岩体的爆破块度预测等方面提供参考价值。     

桂东南地区断裂构造分形特征与金银成矿关系研究

采用分形理论的盒维数方法，以研究区1：20万区域地质图和1：5万区域矿产图作为研究对象，并到野外进行实地调研作为补充，对桂东南地区北东向和北西向进行分形统计，并用计算机Surfer7．0软件对分维值进行趋势分析。结果是：桂东南地区断裂分维值为1．61，鸡笼顶、望天洞等矿区分维值为1．62—1．82，属于断裂结构较复杂、构造活动性偏强地区，且北东向断裂分维值高于北西向断裂。金银矿化均落入分维高值区。矿带受北东向断裂分维梯度带控制，与陆川—岑溪断裂位置相一致，矿化密集区则集中于北西向断裂分维趋势的3个高值区，与北西向断裂叠加有关。桂东南地区断裂带中，南部比东北部对成矿更为有利。     

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.     

裂缝性稠油油藏水平井产能预测模型及分析

 基于分形理论, 用裂缝宽度分维和迂曲分维表征裂缝线密度和裂缝性储层等效渗透率。将储层水平井井筒周围流体流动状态划分为内外两个区域:内部渗流区为垂直于水平井段的平面径向流和水平井两端的球面向心流, 外部渗流区为平面椭圆渗流区。基于质量和动量守恒方程, 建立二区耦合稳态渗流数学模型, 推导出裂缝性稠油油藏水平井产能公式。计算结果表明, 缝宽分维越大, 裂缝线密度越大, 基质-裂缝等效渗透率越大;迂曲分维越大, 等效渗透率越低;水平井长度的增加, 会提高裂缝性稠油储层水平井的产能;幂律指数大于0.75 时, 对产能的影响逐渐增大, 且随着幂律指数的增大, 产能逐渐增大;启动压力越大, 水平井产能越低, 且随着启动压力梯度的增加, 产能降低的幅度也在增加。     

裂缝的分形分析方法

从裂缝的分形分布出发,对裂缝的分布、裂缝的有效截面积、裂缝的强度、裂面的粗糙度和裂缝的各向异性度,提出了分形分析方法。根据裂缝分形分布特点,提出了基本裂缝分布模型,对这些模型做相应的分形对比,来阐明裂缝的分形和特征。裂缝的分形分析方法改变了以往单一的裂缝性质分析方法,而从裂缝的分形分布结构上全面地进行定量分析,不仅反映裂缝的平均效果,而且反映了裂缝分布的非均匀性及其发育程度的差异。     

济阳坳陷桩西古潜山储层裂缝的分形特征

依据分形理论,以岩心裂缝密度和裂缝容量维关系研究为桥梁,利用断裂的分形特征,对济阳坳陷桩西古潜山碳酸盐储层裂缝进行定量分析,并结合研究区钻井的油气显示情况,确定桩西潜山的裂缝分维值门槛,据此对桩西古潜山储层的裂缝有利区域和含油气范围进行预测。结果表明:桩西潜山Tg1地震反射层断裂构造分维值为1.3174,相关系数R2超过0.99,下古生界16块岩心上裂缝的容量维线性回归相关系数大于0.97,可用分数维D值来比较与评价桩西古潜山裂缝性储层中裂缝的发育程度和裂缝系统的复杂程度,定量计算该区下古生界裂缝性储层中裂缝的密度;裂缝分维值大于1.4的区域为桩西潜山裂缝发育有利区,具有较好的储层物性,是油气聚集有利区,裂缝分维值大于0.8且小于1.4的区域为裂缝发育较有利区,裂缝分维值小于0.8的区域为裂缝发育不利区。     

球墨铸铁断口纵剖面线的分形与维谱研究

应用Ｓ６００数字图像处理系统提取球墨铸铁断口纵剖面线，根据经典的Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ分形模型和Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ修正分形模型对其分形特性进行了研究；为了揭示更丰富的断口特征信息，提出了纵剖面线分维谱模型及有关特征参数，在全尺度范围内研究了三种球墨铸铁断口纵剖面线分形分布的统计规律。