基于图像处理技术的岩石裂纹演化及其多重分形的研究

用VC++开发岩石CT图像处理程序,提取岩石CT图像中的重要信息特征,并结合多重分形理论对岩石断裂破坏过程中的微缺陷进行了量化表达.结果表明,通过多重分形谱能够全面反映出岩石断裂破坏过程中微缺陷分布的完整信息,从而为进一步研究岩石断裂破坏奠定理论基础.     

岩石断裂及爆破破碎过程

矿物晶体颗粒使岩石断裂路径产生分形，而爆破裂缝宏观扩展速度及爆破块度分布又决定爆破破碎时间。运用分形理论，研究了岩石孔隙率对断裂速度的影响，分析岩石爆破的破碎过程，建立了岩石爆破破碎时间的计算方法。     

岩石断裂破坏过程中微缺陷量化表达的研究

岩石在断裂破坏过程中微缺陷的定量描述始终是CT图像分析的关键。结合分形理论较为详细地描述了微缺陷量化表达的全过程,同时也探讨了岩石在断裂破碎过程中分形维数的变化规律,为真正掌握岩石破坏机理奠定了基础。     

基于VC++岩石CT图像的分形研究

借助VC＋＋数字图像处理技术提取岩石CT图像中的重要信息特征,并结合分形理论中的信息维数对岩石断裂破坏过程中的微缺陷进行了量化表达。同时,探讨了岩石在断裂破碎过程中分形维数的变化规律。     

岩石材料初始缺陷的分维数与损伤演化的关系

根据分形理论中分维的概念,建立了基于岩石材料中微元强度分布函数满足Ｗｅｉｂｕｌｌ分布假设的岩石材料初始缺陷的分维数与损伤演化的关系,分析了分维数Ｄｆ的物理含义,并根据实例探讨了基于这一关系的岩石材料的本构关系。     

岩石的加载率效应

本文以充分的实验结果为依据，讨论了加载率对岩石材料的强度、断裂韧度和破碎效果的影响。结果表明，在静态或准静态加载条件下，一般岩石的强度的断裂韧度随加载率的增加稍有增加，但当加载率超过一定值（如一般的冲击加载）后，它们随加载率的增加而显著提高。同时，单个岩块和岩石料层在冲击破碎时的能量利用率只是静压破碎时的一部分，即静载更有利于岩石破碎。     

岩石的损伤断裂特征与机械破碎

本文从损伤力学和断裂力滨角度分析了岩石的损伤和断裂特征及其岩石的机械破碎等问题。     

裂隙岩体损伤断裂分形研究

介绍了岩石内部含有大量的微观、细观缺陷损伤,是影响岩石力学性质的重要因素。分形几何是定量描述岩石材料损伤断裂宏观、细观、微观力学行为的有力工具。与其它方法相比,分形理论在研究岩石类材料损伤方面具有定量化、直观、方便、易于掌握等特点。对裂隙岩体损伤断裂分形研究现状、基本概念进行了总结,并对发展前景进行了展望。     

岩石破碎块度特性及计算方法

块度分布是衡量岩石破碎产物破碎程度的重要标志，本文分析了两种不同破碎条件下岩石破碎产物分布函数的计算方法。     

评价爆破效果的震动监测系统——一套微机控制的新型无线电遥测仪表系统

有效地应用炸药破碎岩石,同时又避免不必要的震动仍是一个有待解决的问题,特别是遇到较差地质条件时更是如此。现在介绍的这套微机控制的震动监测系统是监测露天煤矿岩石爆破效果研究工作的一部分,它采用无线电遥测线路传输信息。煤矿覆盖层的剥离中,炸药的制备、分布、用量和起爆顺序等对爆破产物有重大影响,而且决定震级和岩石破碎质量。企图用地震测量法来说明矿山岩石的爆破破碎效果,并用其结果相对爆破过程的环境影响     

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。     

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。     

损伤岩体破碎块度分布的预测

就损伤岩体爆破破碎规律和块度分布预测的几个问题进行了分析研究。基于概率论推导出爆破块度分布分形维数的计算模型。并得了了与以往不同的一个结论为爆破块度分布的预测提供了理论上的依据。     

煤田地质构造与瓦斯突出关系分形研究

采用分形几何手段,对全国范围内若干煤田中的地质构造分布特性和矿区突出危险性的关系进行了分析,并对突出预测的构造分维指标进行了优化。各类突出矿区煤田中断层和褶曲构造的分布服从分形规律,煤田地质构造分布对突出危险性的影响可以用分维来描述,断层分维和褶曲分维与突出危险性之间存在正相关关系,二综合所构成的构造分维和指标是一项较为良好的突出区域预测指标。     

煤矸破碎粒度分布规律的分形特征试验研究

为寻找煤矸破碎粒度的分布规律,根据分形理论建立了煤矸破碎粒度分布的分形表达式,并与威布尔分布比较,寻找煤矸破碎特性指数、破碎程度参数、分形维数与各影响参数的关系。首先对不同杆数的滚筒进行煤矸破碎试验,根据实验结果选择合适的杆数,并对参数间的关系进行探讨;其次,对不同杆形的滚筒进行煤矸破碎实验,根据实验结果确定杆形对煤矸破碎粒度分布的影响;最后对不同地质条件下的煤矸进行破碎实验,研究不同硬度的煤矸对煤矸破碎粒度分布的影响。研究结果表明：杆数为6、杆形为三角杆的滚筒破碎效果最好。威布尔分布、分形分布均可表示煤矸破碎粒度的分布规律,但用分形分布表示煤矸破碎粒度的分布规律,能更好地表达煤矸破碎粒度的的分布规律,可以更好地指导生产。     

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。     

分形几何学在爆破块度统计中的应用

本文介绍了利用分形几何学的分维数表征岩石爆破破碎块度的统计意义,推导了分维数的求解方法。在实验室条件下采用浇注的混凝土试件代替岩石进行爆破实验,然后应用提出的方法进行了分维数计算。认为分维数是评价岩石爆破块度分布的理想指标,对预期岩石块度的爆破参数设计具有指导作用。     

Relationship Analysis of the Degree of Fault Complexity and the Water Irruption Rate,Based on Fractal Theory

Fault structure significantly affects the likelihood of mine water inrush events. In this study, fractal theory was applied to the distribution of fault structures in a deep mining area of the No. 2 mine, Pingdingshan City, China. The results revealed a fractal dimension ranging from 0.602 to 1.672 for fault structures in 35 planes. Using the fractal dimension as a fundamental characteristic, the complexity of fault structures was quantified and categorized into five levels, with the overall complexity of the fault network in the study area classified as moderate. Nine mine water inrush events were used to establish a relationship between the fault fractal dimension and the water irruption rate, which was found to increase with the fractal dimension. Finally, differences in fault fractal dimension and fault complexity level are discussed and analyzed.     

煤截割粒度分布规律的分形特征

为寻找煤粒度的分布规律,根据分形理论建立了煤粒度分布的分形表达式,以此为基础,在不同截割条件下进行试验研究,并与威布尔分布作比较,寻找煤破碎特性指数、破碎程度参数、分形维数与影响参数的关系.试验分为3部分：首先,对不同结构参数的截齿、滚筒进行截割试验,根据试验结果对比2种分布函数对煤粒度分布表达的合适性,并对参数间的关系进行探讨;其次,对不同抗压强度(1.43,1.97,2.48 MPa)的模拟煤进行截割试验,寻找2种分布函数与煤抗压强度的关系;最后,通过变化截割运动参数,研究切屑厚度对煤粒度分布的影响及各参数与切屑厚度的关系.研究结果表明：威布尔分布、分形分布均可表示煤粒度的分布规律,但威布尔分布中的煤破碎特性指数、破碎程度参数不能正确反应煤的破碎程度以及与各截割参数间的关系;而分形分布的分形维数可以正确表达煤的破碎程度,并与煤抗压强度、切屑厚度呈线性关系.