裂隙煤体压裂机理的分形研究

本文根据现场测试的采面支承压力变化规律，在三轴压力机上模拟采动过程中煤体在支承压力作用下的压裂、破坏全过程，得到了大煤样的全程应力应变曲线，运用分形几何理论、损伤力学对大煤样试件压裂过程中裂隙系统的整体性状做定量描述，探讨了裂隙煤体的压裂机理，实验表明煤体强度与裂隙分维之间存在线性关系；在大煤样压裂验的基础上，用有效应力建立了的裂隙煤体压裂的本构方程。     

采动影响下裂隙煤体压裂机理的分形研究

根据现场测试的采煤工作面支承压力变化规律，在三轴压力机上通过对大煤样的逐级加载至支承压力峰值，然后卸载至零，模拟采动过程中煤体在支承压力作用下的压裂、破坏全过程，同时连续测定超声波在煤样不同压裂阶段的传播速度，得到了大煤样的全程应力-应变曲线．证明了超声波速和最大主应力之间存在线性关系；运用分形几何理论、损伤力学对大煤样试件压裂过程中裂隙系统的整体性状作定量描述，探讨了裂隙煤体的压裂机理．实验表明，煤体强度与裂隙分维之间存在线性关系；在大煤样压裂试验的基础上，用有效应力建立了裂隙煤体压裂的本构方程．     

裂隙煤体压裂机理的分形研究

本文根据现场测试的采面支承压力变化规律,在三轴压力机上模拟采动过程中煤体在支承压力作用下的压裂、破坏全过程,得到了大煤样的全程应力应变曲线,运用分形几何理论、损伤力学对大煤样试件压裂过程中裂隙系统的整体性状做定量描述,探讨了裂隙煤体的压裂机理,实验表明煤体强度与裂隙分维之间存在线性关系;在大煤样压裂验的基础上,用有效应力建立了的裂隙煤体压裂的本构方程。     

煤体裂隙发育促进瓦斯解吸的分形研究

基于煤体裂隙分形演化特征,研究了煤体裂隙发育对瓦斯解吸的影响。将煤体简化为裂纹-基质块结构,分析了煤体裂隙长度与基质块尺寸关系,由裂隙发育的分形特征得到了煤基质块尺度演化规律及煤中瓦斯解吸速度变化规律。解吸速度在裂隙演化初期随分维数近似于线性增长,而在后期,大量微裂纹的产生使得煤基质块尺寸迅速减小,解吸速度随分维数增加迅速提高。根据现场实测煤体裂隙分维数在采动前后的变化,发现基质块尺寸会减小为原尺寸的1/5,瓦斯解吸速度变为原来的21.6倍,采动引起的裂隙发育会对瓦斯扩散运动产生较大影响。     

煤体内裂隙的结构特征与分布规律研究

本文通过对十一个矿不同变质程度的主采煤层样品的宏观裂隙、微观裂隙的观测统计分析，得出了煤体中普遍存在的８种裂隙基本形式及其不同组合而形成的裂隙渗流网络，以及这些网络形式在不同变质程度煤体中的分布规律，并据此建立煤体裂隙渗流模型。     

岩体裂隙的分形研究

利用分形理论对岩体裂隙进行研究。通过具体实例计算得到的结果验证了分维值D可以用来作为描述裂隙发育程度的一个指标，并单独分析了岩体裂隙分维值D与一定面积内裂隙累计长度L之间的关系，给出了计算裂隙分布图像分维值的公式。     

单轴压缩下松软煤体波速演化与裂隙分布特征

为研究松软煤体超声波传播规律与破坏特征,选用型煤代替原煤,设定3条波速传播路径,运用MTS岩石力学实验机、PCI-II声发射仪开展单轴压缩条件下煤体多路径波速同步监测试验,引入各向异性指数分析波速演化规律;选定3个横、纵向切面,采用CT扫描设备开展破坏特征观测试验,重构破坏后煤体细观几何结构,对比研究二维横纵切面裂隙分布差异性;探讨波速和三维裂隙体积的关系。结果表明：(1)随轴向应变的增加,平行、垂直加载方向及煤体平均波速均表现出先平稳后降低再平稳的基本规律,波速各向异性指数具有先平稳后增大再平稳的变化趋势;垂直加载方向波速最先下降,且降幅最大。(2)与纵向切面相比,破坏后煤体横向切面裂隙谱峰占比和裂隙分形维数均较大,裂隙密度较高,裂隙形态也较为复杂。(3)随裂隙体积的增大,破坏后煤体平均波速大致呈线性降低,单轴荷载作用下煤体内部裂隙扩展以平行加载方向为主,裂隙竖向线状扩展是造成各方向波速和横纵切面破坏特征差异性的主要原因。(4)与平行加载方向相比,采用垂直加载方向波速求得的损伤变量较大、评价煤体损伤破坏状态也更为可靠。现场采用声波评价煤体破坏状态时,将声波传播路径设置为垂直煤体受载（...     

瓦斯突出煤体的粒度分形研究

煤与瓦斯突出是含气多孔固体介质的力学破坏过程,煤体结构破坏是这一力学过程的物质基础和必要的介质条件。通过首次研究相同破坏条件下的煤体结构类型的分形特征及分形维数与瓦斯突出参数的关系,为从更深层次上认识瓦斯突出煤体和非突出煤体和采用瓦斯突出煤体分布探测技术进行瓦斯突出预测提供理论基础。     

煤体松动爆破裂隙区扩展范围及分布规律研究

针对煤层松动爆破裂隙区扩展范围的问题,采用理论分析和数值模拟的方法研究了耦合柱状装药条件下煤体松动爆破形成的裂隙区半径与煤体力学参数和炮眼半径的关系。研究结论认为（1）裂隙区半径除了与炮眼半径有关外,还与煤体的波阻抗、动泊松比、单向动态抗压屈服强度、单向动态抗拉屈服强度、单向动态抗压屈服强度与单向动态抗拉屈服强度的指数幂之比有关,并且对单向动态抗压强度和单向动态抗拉强度的指数幂的比值比较敏感;（2）采用不同的炮眼半径在同一种煤体中爆破时,裂隙区半径随着炮眼半径的增加成线性增长的趋势,并且裂隙区半径与炮眼半径之比基本为一常数;（3）采用同样的炮眼半径在不同的煤体中进行爆破时,裂隙区半径与炮眼半径之比随煤体强度增加而减小。研究结论对煤矿松动爆破施工的参数设计具有一定的参考意义。     

含瓦斯煤体爆破裂隙发展规律的探讨

本文在现有岩石爆破机理基础上,根据含瓦斯煤体爆破特点,利用断裂力学方法对含瓦斯煤体爆破裂隙发展规律及范围进行了分析探讨,得出了含瓦斯煤体存在次生裂隙区,从而增大了裂隙区范围的结论。并通过模型试验进行验证,试验结果与理论分析相吻合。     

矿床品位分布的分形特征研究

应用分形几何理论探讨了某磷矿床品位分布的分形特片，阐述了其分维数的计算原理、方法和计算结果。计算表明，其分维值可用来指导地质勘探，也可作为矿床技术评价的一个重要参。该分形方法用于黄金矿床、有色金属矿也是适宜的。     

排土场废石块度分布的分形特征

本文引用分形几何理论研究了排土场废石块度分布的分开几何特征，讨论了废石块度分布的分数维计算方法，利用实际矿山排土场的资料进行分数维的计算，并对排土场不同部位分数维值的特征及其变化规律进行了研究，建立了分数维同废石抗剪强度的相关关系。     

煤矿断层网络复杂程度的分维描述

煤矿中的断层网络是一种具有分形结构的复杂系统．其复杂程度可以用分维来描述．用分维作为评价指标，对大屯矿区和峰峰矿区３对矿井的断层网络的复杂程度进行了初步评价．结果表明，分维指标能够合理、准确地反映断层网络的复杂程度．     

岩石破碎块度分布分形预测

从分析岩石内部损伤发展入手，探讨了岩石破碎的分形规律，得出了损伤分形维数和块度分布分维数之间的关系，为预测块度分布提供了依据。     

断层分形分布之间的相关关系

根据断层几何和其物理机理与特征，分析了断层数目分布、位移分布和间距分布的分形维之间的相关性。建立了断层系统表面迹的分形模型，研究了断层分形分布的分形维数与断层系统表面迹线分维的相关关系。只要测定出任意两种分布的分维就能推算出其它分布的分维值。     

煤粉碎粒度分布的分形模型

从自相似分形几何原理出发,建立了煤粉碎粒度分布的分形模型,得到了煤粉碎的分形粒度分布公式。结果表明:煤粉碎的粒度分布维数取决于煤粒的粉碎概率和粉碎相似比,影响煤粉碎粒度分布的因素有煤粉碎的粒度分布维数和煤粉碎后煤粒的最大粒径,煤粉碎的粒度分布维数反映了煤粉碎后煤粉颗粒群粒级的粗细程度。通过分形粒度分布与实际粒度分布的比较,验证了本模型的正确性,可用于指导工程实际。     

粒度分布指数低于0.89的粉碎能耗分维数

利用分形和分维数基本概念,导出粉碎粒度分布的分维数和粉碎比、粉碎概率互相存在的简单关系;从能耗与颗粒表面分维数相关出发,推出单位体积粉碎能耗与粒度分布指数的相关性;同时推出单位体积粉碎能耗的分维数。当粉碎粒度分布的分维数近似小于0.89时,粉碎能耗呈现自然分形的特征。并由实验数据验证推导公式的实用性。     

黄河三角洲海岸线分形研究

海岸线分维数可以作为海岸类型划分、海岸演化过程和状态判别的量化参数。利用GIS方法和TM影像提取的黄河三角洲海岸线数据,计算较长时间序列上的黄河三角洲海岸总体岸段、淤积岸段、侵蚀岸段及人工岸段的海岸线分维数（D）,并进行了三者分维数的方差分析。结果显示,淤积岸段平均海岸线分维数（D=1.080 7）大于侵蚀岸段的平均海岸线分维数（平均D=1.043 6）和人工岸段的平均海岸线分维数（D=1.057 6）,总体岸段平均海岸线分维数为D=1.055 1;在95%信度水平上,三者具备统计意义上的显著差异性;在时间序列上,黄河三角洲总体海岸线分维数与侵蚀岸段海岸线分维数变化幅度较小,变化趋势基本一致,而淤积岸段海岸线分维数变化幅度较大,随着海岸工程的逐步完善,1989年之后人工岸段海岸线分维数趋于稳定。     

岩体断裂面渗流特性的分形研究

应用分形理论，建立了描述岩石断裂面的自仿射随机分形理论模型，根据该模型探讨了单一裂隙渗流水力参数与自仿身分形维数之间的关系，对影响断裂面渗流特性的诸因素进行了分析，研究表明，分形维数作为定量刻划断裂面的参数亦可用于定量描述断裂面的水力参数。     

煤与瓦斯突出分形预测研究

以几个典型矿井为研究对象，应用分形几何理论和方法对地质构造进行定量描述，并分析其和煤与瓦斯突出危险程度的关系。确定了矿井断层网络分布的分形特征，初步建立了其分维持特征与突出之间的关系。研究结果表明，突出与非突出井田的断层分布均服从分形规律；井田吕断层分布的分维值与瓦斯突出之间存在着正相关关系等重要结论。为突出带预测提供了新的研究思路。