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。     

分形理论在岩体结构面方面的应用

介绍了分形理论、岩体结构面的基本概念,以及分形理论在岩石结构面方面的应用,探讨了用岩体结构面分布的分维数作为岩体质量评价的定量指标及分形理论在确定岩体地质结构面粗糙系数方面的应用,并简要讨论了目前研究存在的问题。     

结构面抗剪强度的分形几何研究

将分形几何学引入到岩体结构面粗糙度和抗剪强度研究中，使结构面粗糙度和抗剪强度的估算更客观，并进一步指出了测算结构面分维的有用模型应该是自仿射分形而不是目前广泛应用的自相似分形。     

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．     

分形几何在研究层状岩体断裂滑落中的应用

应用分形几何研究了层状岩体断裂滑落的分形几何特征，并建立了层状岩体断裂滑落的分形模型，研究结构表明，分形维数值的大小与岩体层理面、节理面的分布及其力学特性密切相关，且最低的分形维数通常出现在层状岩体即将发生滑落之处，故可用分形维数的变化预报层状岩体的滑落。此外，还结合块体理论解析法实例，分析了巷道周围层状岩体的断裂滑落，其结果与分维理论分析结果一致，为进一步研究地下开采引起的采场围岩移动，乃至地表     

岩体结构面粗糙度系数的小尺度量测及其抗剪强度分析

该文借助分形理论对岩体结构面JRC的分形特征进行定量描述 ,以小尺度的量测结果来反映大尺度范围内岩体结构面JRC值的理论公式 ,从而消除JRC和结构面抗剪强度的尺寸效应 ,较为真实地反映岩体结构面JRC的实际状态 ,获得客观、真实的岩体结构面力学参数     

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     

混凝土微细观损伤断裂的分形行为

分析了混凝土内部微细观损伤断裂裂纹的结构，分布及演化特征，指出混凝土的内部微细观损伤断裂行为具有分形特征；运用分形方法定量描述了混凝土的损伤演化行为。研究表明，承载面内损伤域分遽维数的变化能够反映出混凝土的内部损伤演化趋势，分形维数与外应力呈非线性关系。     

储层岩石孔隙结构的分形研究

储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征，孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度和非均质性。应用分形几何的原理，对低渗透储层岩石的孔隙结构进行了研究。建立了毛管压力和孔隙大小概率密度分布的分形几何模型。并根据毛管压力曲线资料计算了孔隙结构的分形维数和孔径大小概率密度分布。计算结果表明，用该方法研究孔隙结构不仅简单易行，而且精度很高。     

岩体特征分析

分析了岩体的自然特征、损伤断裂特征和分形特征，主为岩体是一种具有损伤断裂和分形特征的、由结构面和结构体组成的、附存于一定地质环境中的预应力体。     

岩体结构面产状的平面正态概率分布模型

提出的岩体结构面产状平面正态概率分布模型,是以极点平面投影坐标为分布变量的二维联合正态分布。与球面正态分布相比较,模型更为简单,特征参数也更易于理解,可以描述有明显走向的分布形态,可以用极点中心角距标准差椭圆或椭圆锥形象表示,也易于实现模拟观测。在圆形对称的情况下,平面正态分布模型与球面正态分布模型的分布曲线非常接近,在现实工作中可以代替球面正态分布。     

大同综采工作面直接顶端面块体失稳与平衡分析

根据大同坚硬顶板的块体特征，运用赤平投影判别法对三类端面块体的有限性、可动性进行了分析；运用矢量分析方法结合结构面的力学特性，对端面块体的稳定性及运动形式进行了研究，并提出了三类端面块体的平衡、失稳判据．     

侵入岩石过程的压头几何效应

本文主要从弹性应力场、侵入断裂及破碎效果三方面论述了压头几何形状在侵入岩石过程中的作用。理论分析表明,压头形状不同,在岩石中所引起的应力场和径向开裂范围明显不同,这与压头形状对侵入破碎效果有显著影响的实验结果吻合。文章提供了研究压头几何效应的一种途径,并讨论了几何形状研究在凿岩工程中的应用。     

高陡边坡岩体结构数字识别及分析

采用先进的 ShapeMetriX3D 岩体三维非接触测量系统,对露天矿山高陡边坡岩体结构面进行摄影测量,从不同的角度来对指定的区域进行成像,对同一位置边坡的2个角度的照片进行3D模型合成,使用JMX Analyst模块对生成的3D模型进行岩体结构面以及裂隙等的标识解译,同时对获取到的结构面进行分组,对同组结构面数据进行统计分析,得到各种结构面几何信息的详细数据,有效地解决了高陡边坡岩体结构面人工采集危险性高、难度大的问题,为采场高陡边坡稳定性研究分析提供更加真实、可靠的数据支持。     

ShapeMetrix3D系统在甲玛矿工程地质调查中的应用研究

针对目前岩体结构面信息获取,尤其在高原矿山上,主要是以人工现场接触测量为主,劳动强度大、效率低下的现状,借助先进的ShapeMetrix3D三维数字摄影测量系统,对甲玛矿4 420 m、4 440 m、4 460 m、4 465 m及4 490 m五个分段的巷道岩体结构面进行摄影测量,对获取到的结构面参数进行分组、分析,得到结构面几何特征参数的详细数据,并对其进行数理统计计算、分析,拟合出结构面各种几何信息的概率分布模型。通过选取典型测点进行结构面扫描分析,统计得到各分段各岩性结构面优势产状分布规律、所有分段各岩性结构面优势产状分布规律,结果表明：甲玛矿整体上岩体节理状态中等,个别中等偏下,其中,4 465 m分段最好,4 440 m、4 460 m分段次之,4 420 m、4 490 m分段最差。本文通过对甲玛矿地下巷道进行结构面几何参数统计,为甲玛矿下一步岩体稳定性分析等工作提供定量依据。     

爆破岩体边坡稳定性分析

通过对岩体边坡产状与结构面产状关系的变化分析,表明爆破后的边坡的稳定性随地形的变化而不断变化。文中讨论了岩体结构面的走向、倾向、倾角与边坡稳定性之间的相互关系,最后对爆破施工与地质条件的关系作进一步阐述。     

深部软岩巷道开挖变形影响因素的数值分析

根据深部软岩巷道变形力学机理,采用不连续变形分析(DDA)软件对影响巷道开挖变形的岩体力学因素,包括地应力、围岩破裂面倾角、围岩块体弹性模量、围岩块体泊松比、围岩破裂面黏结力、围岩破裂面内摩擦角、围岩破裂面抗拉强度变化引起围岩变形位移的规律进行数值模拟研究分析。结果表明地应力是影响围岩变形的最重要因素,影响围岩变形的诸多因素指标存在临界值,得出了影响围岩变形位移的围岩特性因素重要性顺序,提出深部软岩巷道围岩控制的关键在于及时加固围岩以提高其残余强度,优化支护形式,在围岩中形成关键承载结构以阻止变形区的扩展。     

任意分布形式煤层开采地表移动预计方法

地下开采煤层的分布形式多种多样，平面分布仅是曲面分布形式中的一种简单情况。根据概率积分法的基本原理及其预计参数的一般规律，将复杂的褶皱构造煤层按轴线划分为单斜构造煤层后，采用曲面积分法，推导出了开采曲面分布煤层时预计地表移动与变形值的计算公式，介绍了对任意形状工作面的处理方法及确定积分区间的方法。最后，用实测资料进行了验证，预计精度令人满意。     

载体浮选工艺因素研究

系统考察了影响载体浮选的工艺因素，分为物理因素、化学因素与几何因素。物理因素包括搅拌强度与时间、粗细比及载体粒度。化学因素包括矿浆ｐＨ、捕收剂种类及用量、矿浆温度等。几何因素包括搅拌容器结构及叶轮形状。