赣东北金山金矿床金品位分维结构及深部预测

赣东北金山金矿床23个钻孔金品位空间分布的研究表明,金品位分布具有很好的标度不变性,即具有分形分布的特征,并且具有双重分维结构。建立的品位一分维模型表明,矿化大多集中在分维值为0．5左右,分维值趋近于1时,金往往出现极高品位;而分维值大于1时,金矿化较弱。双重分维结构中的D1值反映了石英脉型矿石的分形特征,D2则有可能指示蚀变糜棱岩矿化类型的分形特征。根据分维结构的规律,预测了在301～309线及321～329线深部具有很好的找矿前景。     

河南龙门店银矿断裂构造分形特征分析

龙门店银矿断层发育,主要有NE、NW和NNE向3组断裂,其中NE和NNE向断裂与成矿关系密切,矿体的形成与分布严格受断裂控制。为研究断裂分维特征与矿体的关系,采用计盒维数法计算出龙门店银矿断裂的分维值为1.295,中部分维值为1.319,性质偏于剪性;与成矿有关的NE-NNE向断裂在全区和矿区中部的分维值分别为1.197和1.237,为剪性断裂。二者判定系数R²均＞0.98,说明矿区断裂具有良好的自相似性。与成矿相关的NE-NNE向断裂分维值D＞1.17所圈闭的太华群片麻岩是有利的成矿部位,全区断裂分维值D＞1.25作为辅助指标。采用分维值定量描述断裂的自相似性,对成矿预测有一定的指导作用。     

外荷载下青砂岩声发射特征及损伤演化规律

为分析青砂岩（QSY）在外荷载下的声发射特征及损伤演化规律，在声发射基础上，根据岩石损伤演化的自组织性、丛集行为及幂律分布特性，结合砂岩结构特征、分形理论和Weibull分布函数，建立了青砂岩损伤二维元胞模型。结果表明：青砂岩试样在荷载后期的塑性变形阶段轴向应力曲线发生线性突变是试样发生破坏的最终结果，破坏值为48.5 MPa，该阶段因微裂隙贯通形成大裂隙，存在事件率缺失现象，该现象为试样破坏前兆特征，破坏方式主要为单斜面和双斜面剪切破坏，形成剪切裂纹；试样受载损伤的3个阶段与AE信号表现特征存在类同，在损伤萌生阶段试样因受矿山生产影响内部存在微缺陷，在此阶段形成损伤演化现象，但间隔损伤值为0.41，未达到所建立元胞模型的不稳定损伤值（0.43），未发生破坏；随着损伤值增大至0.599时（大于0.43），试样发生失稳破坏，损伤值快速增长至1。根据岩石损伤演化相关规律和理论建立的二维元胞模型，能够反映青砂岩在外荷载下受力破坏过程和损伤演化规律，为相关研究提供参考和借鉴。     

滇西北羊拉矿区断裂构造的分形特征分析

应用分形理论对滇西北羊拉矿山进行研究,得出其总体断裂分维值为1.413,江边矿段和里农矿段分维值分别为1.181和1.347。通过分析断裂分维值与矿区矿体分布,发现矿区断裂分维值越大,断裂构造发育更为强烈,同时矿体发育更为密集且规模越大。结果表明断裂分维值可以作为判断矿体规模的一项参数。     

基于声发射特征提取和机器学习的煤破坏状态预测

同步采集了煤样单轴压缩破坏过程的声发射全波形数据和应力数据,提取了声发射梅尔倒谱系数作为样本特征,定义煤样当前受力与其峰值载荷的比值为煤样的应力状态并将其作为样本标签,利用机器学习方法构建了煤样破坏状态的预测模型。结果表明:梅尔倒谱系数可以很好地表征煤样的破坏状态,该参量在煤样达到受力峰值80%后表现出明显突增或突降或先增加然后突降的规律,机器学习能够利用该样本特征建立煤样破坏状态预测模型进而预测煤样的危险状态,利用五折交叉验证方法评价模型的预测准确度达到88.61%,模型预测效果和稳定性良好;进一步讨论了不同重要度的梅尔倒谱系数组合作为样本特征对于模型预测效果的影响,发现样本特征中含有重要度高的特征和关键特征是模型预测准确度高的关键。这可为进一步完善煤岩动力灾害预测预警提供借鉴。      

分形理论在山西堡子湾金矿成矿预测中的应用

对山西省堡子湾隐爆角砾岩型金矿床钻孔岩芯的金品位进行了分形研究,其变化符合以分维值D 为特征的幂律分布。在垂向上,金品位的分维值由角砾岩体上部到下部逐渐增大。在平面上,分维值由南向北逐步减小。结合浅层地震勘探与坑探、钻探显示的角砾岩体结构特征、矿体赋存部位以及地表构造现象,讨论了金矿品位分维值D 的大小与品位的关系,提出了矿体可能的空间赋存规律。     

基于分形理论和BP神经网络的充填料性能研究

为研究全尾砂粒径级配特征对充填料性能的影响,提出以分维数和分维数相关系数表征全尾砂的几何特征,并选取灰砂配比、料浆浓度、分维数和分维数相关系数作为BP神经网络输入因子,抗压强度、坍落度和泌水率作为输出因子,建立了充填性能预测的分形-BP神经网络模型。对7个矿山实测数据展开分维数和分维数相关系数计算,并采用BP神经网络进行训练和预测。结果表明：（1）尾砂越细,则粒径级配分维数越大,孔隙分维数就越小,且全尾砂的分维数稍大于分级尾砂的分维数;（2）全尾砂的相关系数在0.71~0.97之间,较分级尾砂离散;（3）分形-BP神经网络模型对充填料性能指标预测的相对误差在8%以内。综上可知：分形理论-BP神经网络相结合的充填性能预测模型具有较好的精度,为充填料性能预测提供了一种新途径。     

砂岩单轴压缩下声发射特征与损伤演化

为获取钨矿砂岩矿柱岩石破坏过程中声发射特性及损伤演化规律,对其进行单轴压缩条件下同步测试应力-应变曲线、声发射参数-时间变化曲线的室内声发射试验,通过分析声发射参数与应力变化关系,并试用声发射振铃计数、能量计数来表征岩石损伤。结果表明:该岩石的声发射分布可分为三个不同阶段;第Ⅰ阶段为相对平静期,振铃计数较小、幅值较小,能量释放值较低;第Ⅱ阶段为活跃期,声发射活动分布逐渐密集,但大多数信号值都处于低级别水平,岩石仍处于稳定阶段;第Ⅲ阶段为失稳前兆期,振铃计数、幅值均值和弹性能释放迅速增大,且分布更为密集,出现多个峰值,峰值处都对应着应力-应变曲线上的拐点,岩石失稳时各声发射参数都达到最大值。用声发射振铃计数或能量计数能较好的反应岩石内部的损伤演化过程。     

修改Koch曲线岛的迭代二叉树及分维测定

获得了修改Ｋｏｃｈ曲线岛周界和面积的迭代二叉树，并由之导出了周长和表达式，证明周长一最大直径方法可获得该分形结构分维理论值，同时确定由周长一面积方法获得分维理论值和满足图象分析精度要求的理想分维值的临界嵌套层次及其同参量ａ和ｎ的关系，并认为在分维测定中周长一面积方法是可能得到理想分维值的有效方法。     

基于随机数结构面分维数估算的改进投影覆盖法

岩石结构面的定量化描述对于理解结构面的力学性质至关重要,投影覆盖分形描述法是结构面定量化表征的主要方法之一.然而,投影覆盖法计算结构面分形维数时存在三角形单元划分的缺陷.从概率分析角度考虑,将随机数应用于三角形单元的划分中,提出了基于随机数估算结构面分维数的投影覆盖法.应用改进投影覆盖法计算了红砂岩结构面的分维数,获得了120个分维值,并将其作为一个分维数样本;然后分析了此样本的分布特征,并将样本均值作为结构面分维数的精准值.实例分析证明,采用改进投影覆盖法所获分维数样本是来自正太分布总体;投影覆盖法计算的分维数几乎是改进投影覆盖法所获结果的极限值;基于随机数进行三角形单元划分更符合实际结构面形貌特征,从而计算的分维数更精准.      

应用两种分维形式评价钢的断口表面粗糙度

介绍基本的分维测量方法，并应用两种类型的分维分析一系列钢样的断口表面粗糙度及与之对应的材料韧性，第一种方法对钢样断口取垂直系列剖面，在计算机网络上，Ｕｎｉｘ系统下测量断口表面轮廓线的１Ｄ分维值。第二种方法是应用数学形态学方法直接分析从扫描电镜获得钢样断口表面的灰度图像，并测量得２Ｄ分维值。     

转炉钢渣粉磨特性的分形研究

 本文运用分形理论,依据钢渣粉磨试样的粒度分布测试结果,对其分形维数进行了理论计算,并对试样的颗粒特征进行了分析研究。结果表明,拟合曲线的线性相关系数均大于0.97,说明钢渣微粉的粒度分布具有分形结构特征。随着粉磨时间的延长,钢渣微粉粒度分布的分维值逐渐增大,在一定时间后,其粒度分布的分维值变化趋于平缓。分形维数与钢渣微粉的比表面积间满足良好的线性关系,并与钢渣基水泥材料的胶凝性能良性相关。     

不同埋深灰岩岩爆倾向性及声发射特征试验研究

通过开展不同埋深灰岩的常规单轴试验,获取灰岩破坏过程中的应力—应变曲线和声发射时域特征参数。利用弹性能量指数W_ET、变形脆性指数K_ε和线弹性能W_e指标,判别不同埋深灰岩岩爆倾向性。通过分析灰岩破坏过程的声发射特征参量及其变化规律,建立了发生岩爆的前兆信息特征。结果表明：随着埋深梯度递增,岩石岩爆倾向逐级增强,当埋深达1 000 m以上时,灰岩具有强岩爆倾向;不同埋深灰岩受压破坏过程中声发射累计能量—时间变化曲线可划分为平稳、增长和破坏3个阶段,随着灰岩岩爆倾向逐级增强,岩爆破坏释放的能量越大;各埋深灰岩试样主频主要为90~180 kHz的低频带,同时中等和强岩爆倾向具有270~330 kHz高频率次主频;各埋深梯度下灰岩声发射能率分形特征与其内部裂隙演化规律具有一致性,不同埋深灰岩岩爆倾向性由弱到强的分维值演化模式按“升维—波动—降维”到“平稳—降维”演化。研究结果可为深部开采预警岩爆提供理论依据。     

新疆某铅锌矿地面塌陷特征及评价

金属矿产开采是当今社会发展的一个重要推动力,以金属矿地下开采为例,随着矿井建设与矿产资源的开采,矿区及其周围的地质环境难以避免地遭受破坏,其中又以地面塌陷为主要破坏因素。在新疆地区,生态环境脆弱的前置条件下,如何对地下开采的金属矿区进行有效的地面塌陷范围预测及治理尤为关键。本文在收集矿区的地质资料和现场勘探、调查数据的基础上,对新疆阿克陶县某铅锌矿区的地面塌陷灾害进行了现状与预测评估,对矿山地面塌陷特征做出了总结,最后根据地面塌陷情况与影响程度提出了相应的矿山地质环境防治措施。     

基于全波形的煤样单轴压缩破坏声电时频特征

建立了煤岩受载破坏声电全波形同步采集系统, 对煤样单轴压缩破坏过程中的声电信号进行了全波形采集, 研究了声电信号能量与载荷降之间的相关关系, 并分析了声电信号的频谱特征. 结果表明: (1)煤体受载破坏过程中产生显著的声电信号; 电磁辐射信号是阵发性的, 仅伴随载荷降和较高强度声发射信号出现; (2)相对于声发射, 电磁辐射与载荷降有更好的相关性; 与煤体受载破坏的能量释放累积量相关联的声电信号能量和载荷降累计值三者之间均呈高度正相关; (3)电磁辐射优势频带窄于声发射, 前者主要集中在1~25 kHz, 后者主要集中在1~280 kHz; 受同一裂纹萌生和扩展的影响, 两者在频谱和主频分布上都有近似的低频成分.      

西藏古堆-隆子地区断裂构造分形特征及其地质意义

通过对西藏古堆—隆子地区断裂构造的ETM遥感影像进行综合解译,并结合区域地质背景,基于分形几何学的理论基础,对遥感解译断裂构造进行了定量化研究。结果显示,古堆—隆子地区断裂构造的分维值较高,表明断裂带结构复杂,构造活动强烈;马扎拉锑金矿区各个方向的断裂构造分维值明显偏低于古堆—隆子地区区域断裂构造分维值,近SN和NW向断裂构造分维值大于NE向断裂,说明近SN和NW向断裂对马扎拉锑金矿起着重要的控矿作用。通过研究断裂构造分维值的大小程度可以指示成矿作用与断裂的关系,并能为进一步确定找矿方向提供一定的科学依据。     

岩石尺寸效应对其声发射影响的数值模拟研究

对6种同一高径比、不同尺寸的同性质岩石试样进行数值模拟,研究其对岩石破坏过程声发射的影响。结果表明:试样尺寸小时,大声发射事件在主破裂前后都有显著出现,其分布由当初无序性到峰值后在试样中部集聚成核;残余变形阶段,有相当数量和能量的声发射出现,且有几次出现在数量和能量上均较显著的声发射带。当试样尺寸较大时,在达到峰值前声发射较少,且随机分布在试样中,大声发射事件出现次数较少且仅在峰值应力时出现,其数量和能量均最显著,声发射在两处聚集成核;残余变形阶段,声发射很少发生,其分布又呈无序性。根据声发射时间序列和空间分布的特征关系,对利用声发射特性预测不同尺寸岩石试样破裂来临及其位置有一定的参考意义。     

黔桂微细浸染型金矿区遥感线性体的统计特征及其与金矿的关系

从美国陆地卫星MSS图像上解译线性体,并对其进行数理统计,利用分形理论定量分析了线性体与区域构造和金矿的关系。区域断裂和环形构造均分布在线性体参量高值区,不同方位的线性体有不同的分维值,反映了它们具有不同的成因机制。已知矿床(点)与线性体参量异常有较高的吻合率,其中,与分维异常的吻合率达80%。     

不同含水状态砂岩损伤分析研究

通过对不同含水状态砂岩进行单轴压缩声发射试验,对比分析了不同含水状态和不同损伤表征的砂岩损伤特征。试验结果表明：干燥状态时,低应力阶段,损伤曲线非常平缓,当处于损伤急速增加阶段时,损伤曲线呈多个阶跃上升,较为陡峭;天然含水状态时,损伤曲线开始增长较快,之后进入平静期,曲线较为平缓,临近破坏时,曲线有所上升,但上升幅度较干燥状态小;饱和含水时,低应力阶段也是出现损伤值上升较快,然后进入较长的平静期,临近破坏时损伤曲线变化较小,岩石基本上无破坏征兆。结果表明：砂岩含水率越高,声发射越集中分布于砂岩破坏瞬间,破坏前兆越不显著,破坏时表现出的脆性破坏越明显,声发射参量表征的损伤较应变表征的砂岩损伤更合理。     

大采高开采覆岩结构及运动特征数值分析

以山西某煤矿15302工作面为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件,建立数值计算模型,通过计算机模拟研究表明,工作面超前支承压力与工作面位置的远近成反比关系,同时开采时沿倾向工作面前方煤体的塑性区宽度基本一致,同时工作面顶底板煤岩存在严重的拉破坏和剪切破坏,工作面两侧的煤壁前方处于塑性破坏区域分布范围达15 m,而且与工作面中部的煤岩屈服破坏情况相反,顶板的破坏范围比底板和煤层的范围要大。对指导大采高工作面矿压显现规律及控制的研究具有现实指导意义,同时对其他类似条件的矿区具有重要的参考价值。