高速铁路地基黄土液化前后微观结构变化研究

目的 对地基黄土液化前后的微结构变化进行研究,更好地认识黄土的动力性质及液化机理.方法 以新建郑(州)-西(安)高速铁路为例,选择典型路段(华阴、潼关、灵宝和偃师等),采集大量原状黄土样品,进行动三轴液化试验.基于GIS软件对黄土液化试验前后的扫描电镜照片进行定量化数据提取和处理并进行分形研究.结果 结果表明液化试验后黄土孔隙微结构具有分形特征,揭示了黄土分形分维同孔隙比之间有近似的直线关系.结论 液化前黄土孔隙的分形维数明显大于液化后分形维数;区域上自西向东,孔隙分维都减少.     

基于分形理论的吉林省城市体系空间结构特征研究

运用分形理论,对吉林省城市体系空间结构进行了定量分析;通过计算空间聚集维数和空间关联维数,分析了其空间结构特征.在上述分析的基础上对城市体系优化提出了几点建议.     

基于分形理论的疏浚淤泥固化土孔隙结构定量化研究

在分析疏浚淤泥固化土试样累计进汞曲线及SEM照片的基础上,基于分形理论,求得疏浚淤泥固化土孔隙结构的分形维数,确定了分形维数与微观结构参数、宏观力学性质以及固化材料比例之间的关系.研究结果表明:疏浚淤泥固化土微观孔隙结构具有明显的分形特征,其分形维数在2.8~3.2.并且,疏浚淤泥固化土的分形维数与平均孔径、孔表面积、承载比、黏聚力、内摩擦角以及矿粉掺量之间均具有很好的相关性:分形维数越大,疏浚淤泥固化土的平均孔径越小,比表面积越大,压缩指数越小,承载比、黏聚力和内摩擦角越大;分形维数随着配比中矿粉掺量的增加逐渐增大.采用分形维数可很好地定量描述疏浚淤泥固化土孔隙结构特征及力学特性,也可为疏浚淤泥固化土宏微观特性分析及模型的建立提供数据支持.     

安庆市土壤颗粒的分形特征研究

以土壤颗粒的机械组成数据为基础,采用分形模型,计算了安庆市土壤颗粒的分形维数.结果表明:土壤颗粒分形维数D为2.6020-2.8790,平均值为2.7537.由于不同样点土壤的颗粒组成及质地不同,土壤颗粒的分形维数差别很大,D随土壤质地的变细而增大.从空间分布上看,研究区域的西北部和东南部D值较大,而中部及小部分山区土壤颗粒分形维数相对较小.分形维数为2.7131-2.7690的土壤分布面积最大,达到6150.6km2,占安庆总面积的40.2%.土壤分形维数和土壤质地、土壤类型、母质、植被以及地形等环境因子密切相关.     

岷江上游河谷土壤粒径分形维数及其影响因素

运用土壤体积粒径分维模型计算了岷江上游河谷土壤粒径分形维数,分析了分形维数的空间变化特点及其与粒度组成、粒度参数和铁游离度等之间的关系.土壤粒径分形维数空间分布与气候、植被环境有关.分形维数可以反映粒径大小.分形维数与粒度标准偏差和峰度不存在相关性,样品粒度特征主要受原位母质风化影响.铁游离度(Fed/Fet)与分形维...     

城市减少内涝的4种方法

2011年6月23日下午,北京降下一场大暴雨,城区多地出现严重内涝。从互联网到报纸的相关报道中,有两张照片使人们对这次内涝印象深刻:一张拍摄的是西三环莲花桥南的铁路桥下有一辆轿车淹在水中,几乎没顶;另一张拍摄的是陶然亭地铁站D出口,大水漫入,没过进站阶梯,直冲向下。这两张照片给读者的冲击力是:城市内涝会给市民带来极大的不安全感和财产损失。     

高速压制粉末散体空间分形维数及热传导

基于分形理论,利用粉末散体空间的堆积密度、粉末颗粒的密度和孔隙介质的密度,推导出了计算粉末散体空间分形维数的公式;利用等效热阻法建立了粉末散体空间有效热导率的串联分形模型,并给出了考虑热辐射条件的有效热导率的计算公式.通过分形维数和有效热导率计算公式的函数曲线,分析了堆积密度对分形维数以及分形维数、温度对有效热导率的影响,结果表明：粉末散体空间分形维数随堆积密度增大而增大,有效热导率随分形维数增大而减小,随温度升高而增大.     

鄱阳湖生态经济区城镇空间结构分形研究

为了刻画鄱阳湖生态经济区城镇空间结构的特征,运用分形方法,从城镇空间分布的向心性、均衡性和城市要素的相关性3个方面,测算了描述空间结构分形特征的集聚维数、网格维数和关联维数,根据3个维数的地理意义分析了鄱阳湖生态经济区城镇空间结构的分形特征,并提出了强化中心、轴线发展、圈层优化的发展战略.     

电火花线切割加工表面形貌分形特征

针对电火花线切割加工表面形貌不规则、无序性等特点,基于分形几何理论,研究了电火花线切割加工表面形貌的分形特征,利用结构函数法计算其分形维数,并给出了电火花线切割表面特征分形维数的物理意义.研究表明:电火花线切割表面形貌在一定尺度范围具有明显的分形特征,加工参数的设定、脉冲电源的性能等因素影响分形维数D的大小,分形维数D和表面粗糙度Ra有一定的对应关系,将分形维数D和表面粗糙度Ra结合起来描述线切割加工表面的形貌特征更为合理.     

川南地区龙马溪组页岩孔隙结构的分形特征

分形维数是多孔介质不规则程度的度量。对川南下志留统龙马溪组页岩的氮气吸附法测量结果分析,采用基于FHH模型的分形维数计算模型,得到龙马溪组页岩孔隙的分形维数。川南龙马溪组页岩具有明显的分形特征及较大的分形维数,分形维数变化范围在2.600 5~2.648,平均为2.625 2。页岩分形维数与页岩比表面积和孔容呈正相关,且页岩中的微孔对页岩分形维数有重要影响。有机质、石英和黏土矿物对页岩分形维数影响较大,长石和碳酸盐对页岩分形维数影响较小;页岩分形维数与有机碳含量和石英含量呈正相关,而与黏土矿物含量呈负相关,其中黏土矿物中伊利石和绿泥石对页岩孔隙结构影响不同。页岩分形维数越大,页岩孔隙结构越复杂或孔隙表面越粗糙,页岩的吸附气体能力越强,但页岩气的解吸、扩散及渗流变得越困难。     

图像的分形维数计算方法及其应用

分形几何给人们提供了研究不规则几何对象的思想和方法 ,分形维数能够表征自然界中所获取的图像的某些特性 ,这已经得到了广泛的研究和认可 本文基于计算机图像的存储原理 ,研究了分形维数的计算方法 ,给出了计算图像分形维数的象素点覆盖法 作为实际应用例子 ,在水泥沙浆单轴压载过程中 ,应用电子扫描镜拍摄了不同应力应变情况下的损伤形貌 ,计算了各阶段损伤区域的分形维数 ,从某种意义上揭示了材料损伤及其演化发展的特性     

煤破碎过程中表面结构演化与力学特性关系

利用电子万能试验机对四种典型块煤开展单轴压缩破坏实验,研究其应力应变及破坏形式等力学特性.利用高速摄像仪拍摄煤块表面细观结构图像,并计算分形维数以定量描述煤块在单轴压力载荷下表面细观结构,最终建立应力与表面分形维数的关系.结果表明:煤表面和内部存在大量孔隙、裂隙等缺陷以及其具有的不均匀性,导致其单轴压缩实验力学特性存在各向异性特征,破坏形式主要为沿纵向主裂隙的劈裂破坏;同种煤的最大和最小的应力强度值相差很大,不同煤种的力学参数也有整体的差异性.通过定义相对分形维数和相对应力强度发现单轴压应力与表面分形维数呈现非线性增长关系.     

基于分形理论的煤层瓦斯渗透率参数估计方法

基于分形理论和达西定律,研究了孔隙的弯曲分形维数和表面积分形维数与瓦斯渗透率参数之间的关系;数值模拟了煤层孔隙的弯曲分形维数和表面积分形维数对瓦斯渗透率参数的影响.研究表明,瓦斯渗透率随着孔隙弯曲分形维的增加而降低,随着孔隙表面分形维和最大毛细管直径的增加而增加;应用分形理论可以获得煤层孔隙发育程度和分布特征比较精确的定量信息.     

基于高压压汞法的泥页岩储层分形研究——以松辽盆地青山口组湖相泥岩为例

基于高压压汞数据,以松辽盆地青山口组湖相泥岩为例,首次利用分形理论研究泥页岩孔隙结构分形特征.根据毛管压力曲线和J函数曲线的分形几何公式获得泥页岩过渡孔(10~100 nm)分形维数.过渡孔分形维数与泥页岩组成、结构(有机地球化学参数TOC、S1、S2,孔隙结构)之间关系分析表明:过渡孔分形维数随TOC含量增加而呈现先降低后趋于平缓的趋势;中值孔径相比较平均孔径、最可几孔径,与过渡孔分形维数相关性最强;黏土矿物中不同组分对孔隙的影响不同,从而泥页岩过渡孔分形维数与黏土矿物含量相关关系均较差;石英受自身脆性、溶蚀作用及次生加大等作用的影响,与过渡孔分形维数相关性较差;过渡孔孔隙结构越复杂,非均质性越差,汞越容易滞留其中,退汞效率越低.     

广东省主要活动断裂的分形特征及其与区域历史地震活动的关系

以分形理论为基础,采用网格覆盖法,对广东省主要活动断裂进行分形研究。研究结果表明,广东省内主要活动断裂在分形标度区间12.5~100 km具有较好的统计自相似性,断裂分布的分形维数有效地描述了断裂的空间展布特征,全部断裂分形维数为1.582 3,北东向断裂为1.434 2,北西向断裂为1.115 7和近东西向断裂1.039 4,并且北东向断裂与北西向断裂的分布呈现一定的互补性。结合断裂分形维数等值线与历史地震活动,初步探讨了断裂分形维数与地震活动的耦合关系。     

逆断层作用下近场山区框架结构群的地震响应

目的研究逆断层作用下近场山区城市中框架结构群的地震响应.方法提出一种地球介质中黏弹性波传播的数值模拟算法并与框架结构中弯曲波传播模拟算法以及结构与土体双向传播模拟算法,构成了集成模拟方法,该方法能够实现断层破裂引起的地震波在地球介质和山区框架结构群中的传播.研究了处于近场山区城市山体上不同位置框架结构群的地震响应.结果多层建筑不适合修建在小山包山顶上,高层建筑不适合修建在山体的山腰上.多层建筑的下部和上部以及高层建筑的下部和中部是抗震设计的关键部位.城市结构群的存在对地震波场的影响很大.结论基于一体化模型,提出研究断层破裂过程中近场山区城市框架结构群地震响应的模拟方法,为建筑场地选址、城市建筑结构地震响应研究提供了定量分析工具.     

缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响

为研究缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响,基于数字图像处理技术,采用功率谱密度方法和数字图像盒维数方法分析水平缝合线和垂直缝合线的分形维数,通过实验和数值模拟研究缝合线对石灰岩强度的影响和石灰岩内部裂纹演化过程.研究结果表明:采用两种分形分析方法得出缝合线分形维数介于1和2之间,表明缝合线是自然界一种自仿射分形构造,且垂直缝合线的粗糙度较大.缝合线平均弱化石灰岩强度约20%,不同倾角缝合线石灰岩强度没有明显的各向异性现象,缝合线对石灰岩弹性模量影响很小.石灰岩失稳破坏过程中,裂纹的萌生发展与缝合线息息相关,缝合线加快了石灰岩的损伤破坏.数值模拟表明缝合线厚度、位置、数量、分形维数等发育因素对石灰岩的强度有着显著的影响.     

基于真彩色的磨粒分形维数计算系统的设计

磨粒的分形多为无规分形,其分形维数计算比有规分形维数复杂得多, 利用计算机来完成分形维数计算是一种有效方法.作者阐述了分形维数的定义和磨粒分形维数计算方法、无标度区间的计算原理,基于真彩色图像处理原理,设计了磨粒分形维数计算的硬件系统;在软件设计中,引入了无标度区间的计算,克服了原有磨粒分维计算方法的不足,利用Visual C++完成了基于Windows平台的磨粒分形维数计算程序的设计,为运用铁谱技术研究磨粒的复杂特征提供了计算工具.     

基于分形理论的高速压制粉末颗粒摩擦力分析

按Bowden和Tabor的原始处理,基于分形理论将总黏着摩擦系数表示为弹性及塑性区中的黏着摩擦系数的组合,建立了黏着摩擦系数的分形模型和粉末颗粒的内摩擦与分形维数的数学模型.通过函数曲线分析了粉末颗粒的分形维数对总的黏着摩擦系数、粉末颗粒的内摩擦力的影响.研究表明：对于一定的分形维数,总的黏着摩擦系数随归一接触面积的...     

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.