分数维在研究砂岩力学性质中的应用

本文介绍了笔者运用分形几何学原理和方法研究砂岩粒度、孔隙的分形特征。通过对煤层顶板砂岩镜下鉴定、分形维数统计计算分析，验证了砂岩粒度、孔隙自相似规律的存在，并初步了砂岩粒度分形维数，孔隙分形维数与岩石抗压强度间的相互关系。其结果为应用岩石组构的分形特征分析顶板稳定性提供了可能。     

顶板砂岩分维与其力学性质的相关性研究

应用分形几何学原理和方法，测试分析了大同矿区煤层顶板岩石结构，初步得出碎屑岩粒度、孔隙的分形特征岩石结构的分形维数与抗压强度有很好的相关性，用岩石结构的分形维数认识分析煤层顶板岩石力学性质是一种有效的方法     

AMD蚀化砂岩细观力学效应

通过pH值为1.25,3.38的AMD溶液蚀化下砂岩细观结构及力学试验,分析砂岩细观结构及力学性质变化规律;运用分形理论描述砂岩细观结构分布特征,得到AMD蚀化下砂岩表面SEM图像的分形维数（D）;基于砂岩弹性模量的变化,引入AMD蚀化下砂岩化学损伤变量（w）,建立w与 D 之间的关系。结果表明：AMD蚀化下砂岩细观结构分布具有分形特征, w 与 D 存在较好的线性关系。pH=1.25时, w=0.78D－1.62;pH=3.38时, w=0.97D－2.04,相关系数均在0.98以上。研究结果从细观层次揭示了AMD蚀化砂岩力学效应。     

高温作用后砂岩力学性质实验研究

研究了5种温度作用后砂岩的纵波速度以及力学特性。研究表明:高温作用后砂岩纵波速度逐渐减小,并且随着温度升高,纵波速度降低值增大;400℃~800℃随着温度升高而降低,脆性减小;砂岩三轴抗压强度随着围压升高而增大,且围压越大,增加幅值越大,弹性模量随着温度升高而减小。研究表明,高温作用使岩体的水分含量减少,孔隙体积增大,使岩体裂纹扩展,并且产生新的裂缝。     

分形数学基础与分形在岩石力学中的应用

叙述了分形几何的基本概念，分行维数的计算公式，介绍了分形的数学基础及分形插值方法，进而讨论了分形在岩石力学中的研究实例。     

基于分形维数的三轴压缩下泥质粉砂岩力学特性研究

为研究不同应力环境下泥质巷道围岩的变形破坏特征，选取典型泥质粉砂岩岩样，开展了三轴剪切试验，获得了不同主应力加载速率和围压下泥质粉砂岩的应力应变曲线。并采用FLAC3D数值模拟软件对三轴剪切试验结果进行验证，发现增大试验机主应力加载速率以及围压均能提高岩石试件抗压强度。同时，通过收集岩样碎屑，采用“粒度-数量”分形维数研究方法，分析了岩样的破坏规律。发现主应力加载速率、围压越大，试件破坏程度越低，碎屑分形维数值就越小。以上结果表明，主应力加载速率和围压能够有效减缓岩石试件的裂纹扩展速度，减缓岩石试件损伤的发展，增强其抗压强度，同时降低试件破坏后所表现出的破碎性。     

洛河组砂岩解冻后物理力学性质及破坏特征研究

在实验室中还原了西部冻结建井过程,并通过改变冻结温度对洛河组砂岩进行一次完整的冻融过程。对解冻前后洛河组砂岩的质量及波速进行测量并基于力学试验得到洛河组砂岩解冻后的力学性质及围压对洛河组砂岩力学参数及破坏特征的影响。试验结果表明,洛河组砂岩孔隙率大、吸水能力强及饱水性好,解冻后质量损失率为5%,波速损失率达到40%,即洛河组砂岩对冻融作用非常敏感|随着冻结温度的降低,砂岩内部冻胀力增加,损伤加剧,解冻后的洛河组砂岩强度不断劣化,变形增大|其破坏形式也由原来的单一破坏模式向拉剪复合破坏模式转变,破坏时主裂缝变宽,并伴随众多次生裂缝。     

深部地应力环境对砂岩力学性质的影响

深部岩体所处的特殊地质环境及地应力场的复杂性对岩体的力学性质有重要影响。山东万福煤矿位于鲁西南成武县和巨野县交界处,煤田上覆土层厚度高达700 m。在该矿区采用水压致裂法对深部地应力进行了测量,获得了矿区较为准确的地应力状态和分布规律。在此基础上,结合万福矿区地下900 m以下砂岩所处的地压环境,采用三轴岩石力学测试系统研究深部地应力条件对不同砂岩力学性质的影响,建立砂岩力学性质与深部地应力之间的相关关系。结果表明,砂岩的刚度和强度随围压的增大而增大;同时,在高围压情况下,砂岩由低围压条件下的剪切破裂转变为塑性流动破坏。     

顶板砂岩力学特性分析与应用探讨

对煤矿综采工作面顶板砂岩的力学性质进行了较全面的试验研究，并结合该工作面顶板活动规律与破坏特征，对部分力学参数做了对比分析，认为在岩体工程的实践中，应根据具体岩体的实际情况以及工程的目的，有针对地重点加强对某些力学性质指标的试验研究，这也许正是寻找解决具体问题的关键。     

分形维数在往复泵泵阀故障诊断中的应用

研究了分形维数的计算方法,并计算出往复泵泵阀正常和故障状态振动信号的分形维数.通过对往复泵的实验表明,设备在不同运行状态下具有不同的分形维数,因此可以将分形维数作为识别往复泵泵阀故障的特征量。     

破碎岩石物理力学性质的分形度量

本文论述了破碎岩石块度分布分形维数与其物理力学性质的关系，为破碎岩石物理力学性质研究开辟了一条新的途径。     

非饱和土体力学性质及其在采矿工程中的应用研究

采矿工程中地下水位变化将造成非饱和土体中的净应力均值与基质吸力产生波动,由此造成土体沉降变形,威胁采矿工程安全性,基于此研究非饱和土体力学性质及其在采矿工程中的应用。在采矿工程边坡中采集非饱和土体样本,并实施三轴固结排水剪测试与压缩试验,结合非饱和土体体积应变中的弹性力学、压缩方程与孔隙比状态,基于吸应力曲线确定非饱和土体强度,计算不同地下水位条件下采矿工程地面沉降变形情况。结果显示,在加载瞬间非饱和土体先呈现出相应的弹性瞬时应变,其后产生衰减蠕变现象,在此过程中变形持续产生,直至达到稳定蠕变状态;地下水位下降令矿区地面整体沉降量提升,并且其中非饱和土体的沉降量所占比例也逐渐提升。     

分形理论在金属切削加工中的应用

介绍了分形理论的基本概念,论述了分形理论在加工表面质量评定、刀具磨损、加工设备状态监测中的应用现状,对分形特征进行了数学描述,并提出了分形维数,关联维数的意义和计算方法。     

剪切波速在判断岩土层力学性质中的应用

某些地层在钻进过程中容易受到扰动，许多技术人员在勘察中不能对各种现象和数据进行综合分析，引起对该种地层力学性质的误判。根据多年工作经验，结合工程实例，针对几种易受钻进扰动的地层提出利用剪切波速来判断岩土层的物理力学性质，值得同行借鉴。     

褐煤在微波场下的孔隙结构及其分形维数变化特征

为了探究微波辐照对褐煤孔隙结构及表面形貌的影响,将低温氮吸附法和扫描电镜相结合。测定了煤样经微波辐照前后比表面积、孔容、平均孔径及分形维数的变化;通过扫描电镜清楚观察到煤样的孔隙形状及表面形貌。试验表明:随着微波辐照时间/功率的增加,煤样孔隙分形维数值逐渐减小;平均孔径逐渐减小,比表面积和孔容先明显减小随后略微增加;褐煤表面逐渐趋于平整光滑,孔洞收缩。     

武山铜矿磨矿介质与矿石力学性质匹配性研究

本文介绍了一种通过研究武山铜矿矿石力学性质确定匹配的磨机球径与球比,有效优化磨矿产品粒度特性的方法。在武山铜矿矿石普氏硬度系数均值为7.8,泊松比均值为0.224的条件下,进行推荐方案Φ100:Φ70:Φ50:Φ30=15:25:30:30和现场介质配比方案Φ100:Φ80:Φ60:Φ40=30:40:20:10的对比磨矿试验。试验结果表明,推荐方案粗级别( 0.20 mm)产率比现厂方案降低5.76%,磨矿细度(-0.074 mm)、易选级别(0.15～0.019 mm)和可选级别产率(0.20～0.010 mm)产率分别提高了11.17、7.63、3.52个百分点,达到了优化磨矿产品粒度特性的效果。      

分形理论在煤储层物性研究中的应用

基于分形理论在地质问题研究中的标度不变性 ,利用煤层的自然粒级组成和压汞法测出的煤中不同孔径段的比孔密资料。进行了煤岩破碎结构的块度分形和孔隙结构分形 ,并就分形特征在构造煤破碎程度的划分中的意义及其对煤层气开发的影响进行了探讨。尤其指出了煤层孔隙结构分形存在两个“无标度区” ,孔径大于 10 -10 m的分数维 (D1) ,可用于评价煤层气的解吸和运移 ,小于 10 -10 m的分数维 (D2 )可用于评价煤层气的吸附与扩散。     

冻融条件下木里细砂岩物理力学性质的试验研究

借助于MTS815液压伺服岩石试验系统对经历不同冻融次数的细砂岩进行三轴压缩试验,研究经历不同冻融次数后岩石在不同围压下的强度和变形特性,分析不同冻融次数和不同围压对岩石强度和变形的影响规律。     

北京房山砂岩矿石性质与选矿工艺研究

北京房山砂岩具有广泛的用户,但目前的生产技术十分简陋,亟待改进.为了确定合理的选矿工艺,对该矿石的性质和选矿方法进行了较系统的实验室试验,试验表明,该矿石 可加工性良好,采用棒磨-筛分-水力分级-磁选工艺完全可以生产符合浮法玻璃要求的优质硅砂.