煤体裂隙尺度分布的分形研究

根据分形理论，提出了煤体表面裂隙迹线长度－条数分维Ｄ和网格尺度－裂隙视条数分维ｄ的测量方法及两种分维的线性相关性和互通性。通过对１１个不同变质煤层微观与宏观裂分维ｄ的测量，证明了煤体内裂隙尺度的分布具有自相似性，并且分维值随煤变质程度不同呈有规律性地变化。用实例说明了裂隙分布分形研究在定量表示煤岩体工程特性方面具有要意义。     

近距离煤层群围岩碎裂特征与裂隙分布关系

六家煤矿近距离煤层群裂隙网络发育,为了防止顶板及层内裂隙导水、邻空面瓦斯超限与煤体自然发火等隐患,基于分形理论,以巴西劈裂试验和现场窥视统计试验为研究手段,探讨了岩体碎裂尺度及均匀度对裂隙分形特征的影响。研究表明：劈裂块度分维值越接近2,则破裂后碎块尺度越均匀,表现为存在一条主裂隙将试样大致均分且裂隙面较平整;劈裂块度分维值与2相差越大,碎块尺度差距越悬殊,裂隙面越粗糙。劈裂块度分维值与裂隙分维值之间符合抛物线分布,劈裂块度分维值越接近2,则裂隙分维值越大,表明劈裂块体尺度越接近,岩层内裂隙条数越少、裂隙环越平整且与层面夹角越小;劈裂块度分维值与2相差越大,则裂隙分维值越小,表明劈裂块体尺度相差越悬殊,裂隙条数越多、裂隙面越粗糙且裂隙方位无规律。裂隙分布规律与劈裂碎块尺度大小无关,与碎块尺度均匀性密切相关。     

分形理论在岩体质量评价中的应用及分级指标值的确定

为了更全面的评价岩体质量,克服传统的岩体质量等级分级方法如RQD,RMR和BQ等未考虑岩体中的节理、裂隙的不足,根据岩体结构面的自相似特征,应用分形理论来对其进行研究．运用盒计维数法对某地下工程岩体结构面分布的分形维数进行计算,验证了岩体结构面分布的分形特征．对计算结果数值分布的规律分析发现,分形维数越大,岩体质量越差,表明岩体结构面分布的分形维可以作为评价岩体质量的指标．并通过分维数D与RQD,RMR和BQ的拟合,给出岩体质量分级指标D值,从而提出一个以岩体结构面分形维数为分级指标的岩体质量评价方案．     

采动岩体裂隙分维演化规律分析

采用岩石破裂过程RFPA数值分析系统研究了具有初始裂隙的采动岩体裂隙演化过程和破坏模式,利用数值试验成果基于分形几何理论分析了采动岩体裂隙分形维数随开采宽度、初始损伤量的演化特征,揭示了采动岩体裂隙分维演化规律.分析证明,与采动岩体裂隙分布的分形维数存在明确对应关系的应为初始损伤量,而不是初始裂隙倾角,不同的初始损伤量对应不同的分形维数,在开采末期,采动岩体裂隙分维随初始损伤的增加而呈线性增加,回采结束时,初始损伤量越大,采动岩体裂隙分布的分形维数越大.研究结果为进一步探索裂隙随机分布时采动岩体分维演化规律提供参考依据.     

刘桥矿区煤层顶板钻孔岩芯岩体质量分形评价

本文通过对皖北刘桥矿区4、6煤层顶板部分钻孔岩芯裂隙统计，运用分形理论的方法对刘桥矿区4、6煤层顶板岩体质量进行了定量评价。结果表明，分维值能够较好地反映煤层顶板的岩体质量。评价结果对顶板管理具有指导意义。     

煤层露头火区孔与裂隙的分形特征

根据分形理论建立煤层露头火区裂隙的面密度分维、露头火区煤岩体孔结构分维及块度分维计算模型,现场观测研究煤层露头火区剖面面密度分维,并根据压泵实验结果研究了煤岩样的孔结构分维,与块度分维计算结果进行了比较。对于更进一步研究煤层露头火区氧气输运、逾渗规律、露头火灾机理具有积极意义。     

岩体质量的分形表征

岩体质量指标(RQD)是工程岩体性态评价的重要参考数之一。RQD为裂隙组数、裂隙数目、方位、间距及取样方向的函数。本文基于裂隙方位、间距、长度分布的随机模型,采用计算机模拟技术,获得任一实际工程方向上的裂隙网络形式,进而根据裂隙间距以及受裂隙定界的块体的统计自相似性,引入分形理论,分别建立RQD与分维D相关的实验模型。     

裂隙岩体结构面模拟技术研究

考虑了岩体裂隙表面的粗糙性、空间形态的复杂性和网络分布的随机性,根据分析对象的特点,利用概型分布法模拟单裂隙开度分布,分形几何理论模拟空间裂隙面形态及其开度分布,Monte-Carlo方法模拟二维裂隙网络并计算分维数,分形几何理论结合二维裂隙网络和三维裂隙面网络分形参数的关系,来模拟三维裂隙面网络,为裂隙岩体结构面的模拟起到引导作用。     

煤层孔隙裂系统的分形规律研究

煤层孔隙、裂隙分布符合分形规律，本文从分形几何学角度出发，通过对煤层孔隙、裂隙模型分维值的计算，实现了煤层孔隙、裂隙的定量描述，为研究煤岩物理结构及与之相关的一些问题提供了一条新的有效途径。     

刘桥矿区4、6煤层顶板岩体质量分形评价

该文通过对皖北刘桥矿区4、6煤层顶板部分钻孔岩芯裂隙统计,基于岩石质量指标并不能很好反映沿钻孔裂隙间距(结构面密度)的变化、块度的大小以及对小于10cm薄弱带的信息反映不够,该文运用分形理论的方法对刘桥矿区4、6煤层顶板岩体质量进行了定量评价。结果表明,分维值能够较好地反映煤层顶板的岩体质量。     

基于分形理论的岩石质量评价

为了揭示地质数据的内在关系，深层次地反映节理岩体的工程地质特点，分析讨论了岩体结构面的分形特征，提出了一种利用分形分布、节理密度、岩石质量指标RQD和结构面间距分布形式的联系来评价岩体质量的方法。研究表明，分维数D能够弥补方法CSIR在评价岩体质量中的某些不足，可以作为岩体质量评价的一个定量指标。     

基于分形理论的岩石断面表面形貌研究

通过岩石的三点弯曲试验与激光表面仪扫描试验获取岩石断面的三维坐标,基于分形维数计算的基本理论——表面覆盖法,探讨了大理岩与花岗岩两类岩石粗糙断面的分形特性。研究结果显示:分形维数与分形截距是描述粗糙断面性质的几何参数,分形维数揭示了表面粗糙度,分形截距表征了断面波形坡度,二者相得益彰。但是,维数对表面粗糙性的区分度小。     

顶板岩体周期性损伤及其分形研究

利用分形维数和损伤因子描述了工作面顶板周期来压现象，为采场矿压的预测预报提供了新的方法，并分析顶板岩体损伤与分形几何的关系。     

基于分形几何理论的岩体结构面分布特征研究

基于分形理论和现场岩体结构面调查，对岩体结构面进行了统计分析，网络模拟和分形维数计算，探讨了分形维数据和结构面分布密度程度之间的关系，并将分形维数应用于矿山工程岩体的质量评价。     

岩石节理表面粗糙度的分形表征

岩石节理表面是一个介于2～3维之间的结构复杂、形态不规整的空间，统计上遵从分形的规律，适于采用分数维对其不规整几何量进行定量描述。本文重点叙述和讨论节理表面粗糙轮廓线的分形表征方法，以及分线数（D）与粗糙度系数（JRC）之间的经验关系。     

岩石断裂演化过程元胞自动机模型的研究

提出了一种研究岩石断裂演化过程的元胞自动机模型。通过大量模拟发现，岩石断裂演化过程是岩石内部微裂隙萌生、扩展、聚集和贯通的的过程，大量微裂隙的集体行为具有特定的规律。在岩石断裂演化过程中，微裂隙的空间分布是一个分级维形态的生长过程，岩石内完整岩石微元的空间分布是一个降维过程。岩石断裂隙化过程是一个确定性和随机性统一的过程，其中的分形物理机制是研究的关键。     

基于分形理论的刘店矿10煤底板岩体结构类型划分

对于断裂构造发育为主的刘店矿井,利用分形理论对刘店矿断裂网络的复杂程度进行了评价;根据岩体结构与断裂发育程度之间的关系,以分维值为基本特征量,对10煤底板岩体结构划分为完整结构、块裂结构、碎裂结构和松散结构。