散体渗流的分形行为及其计算机模拟

散体的颗粒和孔隙都具有不规则性、自相似性、模糊性和非线性等特点，且整体结构表现出复杂性。流体在散体中的随机运动，便形成了一种无序的渗流体系。作者利用重正化群方法，建立了二维渗流模型，分析了多孔散体介质中渗流的产生过程，并利用分形几何分析了散体渗流的分形特征并对其进行了计算机模拟。     

饱和破碎砂岩压实过程中粒度分布及能量耗散

分别对不同级配(Talbot指数为0.2,0.4,0.6和0.8)侧向受限饱和破碎砂岩进行压缩,利用显微CT观察了试样内部孔隙结构的变化规律;基于分形理论,定量研究了粒度分布特征;通过计算应变能密度,分析了能量耗散特征。结果表明,在16 MPa轴向应力下,轴向应变为0.304 5~0.324 1;在压实初期,试样结构松散,颗粒间接触不稳定,孔隙尺寸较大且联通性好;而在压实后期,试样密实,孔隙形状多为稳定的三角形。粒度分布具有分形特征,分形维数范围为1.733 1~2.561 0。当轴向应力为0~4 MPa时,颗粒破碎发生急剧,分形维数快速增大;而在4 MPa后,颗粒破碎发生较少,分形维数缓慢增大。变形引起的能量耗散随着轴向应变和分形维数的增大而加速增大,当轴向应变大于0.17或分形维数大于2.1后,应变能密度急剧增大。初始粒径配比对粒度分布和能量耗散均有影响,相同轴向应力下,Talbot指数越大,分形维数越小;相同轴向应变下,Talbot指数越大,应变能密度越小。     

基于分形理论的工作面煤与瓦斯突出预测

利用发生过煤与瓦斯突出的工作面的瓦斯涌出量数据进行分形分析研究,研究表明,在没有煤与瓦斯突出的情况下,瓦斯涌出量时间序列具有二维分形分布特征,而且分维值相对较大;在发生煤与瓦斯突出的前一天,分段分维值出现大幅度减小;煤与瓦斯突出前数小时,具有三维分形特征。因此二维分形分布时如果出现分维值大幅度减小,可以作为煤与瓦斯突出的预警依据,三维分形分布可以作为煤与瓦斯突出的预测依据。     

氧在散体煤中的分形反应动力学研究

定义了散体煤的概念,分析了散体煤的结构,应用分形几何理论,分析了氧气在分形散煤体中的运移规律,推导了散体煤粒度分布维数、孔隙分形维数和粒度与孔隙分维的关系表达式.引入分形概率密度的概念,建立了氧气在散体煤中的分形扩散方程和散体煤颗粒分形表面氧气吸附速率方程.     

煤矿安全事故分布分形特征和时间序列研究

本文根据分形理论对我国煤矿安全事故进行分析,研究了煤矿安全事故分布的分形特征以及煤矿顶板事故时间序列的分形特征.通过盒子数计算了我国煤矿2001～2005年之间安全事故的分形维数,数据拟合发现,煤矿安全事故的分布具有双分形特征,即安全事故的分布具有两个无标度区间,且两个无标度区间分界点是110km,说明分界点的两个无标度区间受到不同安全因素的控制.应用R/S分析法对2003-2005年我国煤矿顶板事故时间序列进行分析,发现煤矿顶板事故时间序列具有分形特征,且赫斯特指数H＞0.5,这说明顶板事故的发生具有正相关性,通过对顶板事故的统计可以看出,从2003～2005年,我国煤矿顶板事故开始逐年减少,因H＞0.5,可以预测未来顶板事故的发生具有减少趋势.     

露天矿排土场散体岩石粒度分布的分形特征

应用分形几何理论研究了露天矿排土场散体岩石粒度分布的分维特征。研究表明：排土场岩石块度分布具有良好的分形结构，分维数大小随着排土场高度的增加而增加，但不超过3，当分形量测尺度一定时，分维数越大，散体中细颗粒含量越多，平均粒径也越小；当维数D一定时，粒级粗细将随分形量测尺度范围发生变化，分维数与散体剪切强度参数之间存在一定的相关关系，分维数是定量描述岩块粒度粗细含量的一个重要的参数，可用于排土场粒度资料的统计分析。图2，表3，参10。     

基于分形理论的煤矿不同等级事故的R/S分析

为了掌握我国煤矿不同等级事故的演变特性及其规律,应用分形理论中的R/S分析方法,对2005-2014年我国煤矿不同等级事故死亡人数建立的3个时间序列进行分形特征研究,其重标极差的线性回归相关系数R分布在0.981 66~0.994 83区间内,将显著性水平定为α=0.05,对其进行单侧t检验,其线性回归方程可靠;3个时间序列的Hurst指数H分布在0.701 9~0.940 95之间,分形维数D分布在1.059 05-1.298 1区间内,各时间序列均呈现明显的Hurst现象和较强的约瑟效应。研究结果表明:我国煤矿不同等级事故持续降低及煤矿安全生产状况持续好转的趋势很强,R/S分析方法可以较好地反映煤矿安全生产复杂非线性系统动力学特性。     

煤与瓦斯突出的混沌-分形特征分析

煤与瓦斯突出是影响煤矿安全生产的重大灾害之一,由于其动力现象的复杂性,因此具有非线性系统的特征。针对某掘进工作面的2组瓦斯涌出数据,应用非线性理论对其进行研究,以期得到预测突出的新方法。首先分析了时间序列的来源,对经过预处理的涌出瓦斯时间序列进行相空间重构,分析和证明了该序列具有混沌与分形特征,并在此基础上,建立了瓦斯突出的混沌和分形特征的的神经网络预测模型。     

基于分形理论的全覆盖式多台阶超高排土场边坡稳定性研究（增刊）

以广东省粤东地区某全覆盖式多台阶超高排土场为工程背景,基于分形几何理论对排土场散体物料的粒度分布规律进行研究,在此基础上,借助多维度稳定性分析方法对该排土场进行边坡稳定性开展研究,结果发现:排土场散体物料的分布具有良好的分形结构,且对于全覆盖式多台阶超高排土场的每个台阶其散体粒度分布规律相似,可以用一个剪切强度值来代替整个排土体的剪切强度;采用多维度边坡稳定性分析方法能更清晰的反映出排土场的稳定性情况。     

松散砂土中桩-土相互作用的试验研究

该文通过振动台试验 ,研究了饱和砂土中桩基的振动特性 ,对桩土振动过程中的动力相互作用有了初步的认识。根据试验结果 ,说明了饱和砂土液化时降低了模型桩的横向承载能力     

岩石冲击破碎块度分形与能量耗散特征研究

为研究冲击荷载作用下岩石能量吸收与破碎分形特征,应用霍普金森试验系统对0.6、0.8、1.0、1.2、1.4长径比花岗岩进行动态冲击试验,分析了应变率效应和尺寸效应对花岗岩试件的破碎能耗和破坏形态的影响;在考虑时间因素的基础上,提出一种新的能时密度指标来评价能量耗散,结合分形维数计算与能时密度分析,研究岩石在冲击过程中的能时密度与分形特征。结果表明：0.6 ~ 1.4长径比花岗岩试件的应变率和能时密度均符合乘幂关系,同种长径比试件的能时密度随应变率增大呈递增趋势;在48.8 ~124.2 s_^-1应变率区间内,分形维数随应变率增加显著增大;花岗岩试件在动荷载下的能时密度和分形维数符合乘幂关系,单位时间内岩石吸收能量越多,分形特征就越明显;引用能时密度结合岩石破碎块度的分形维数计算,能够定量研究岩石单位时间内的能量吸收规律。     

Fractal evaluation of particle size distributions of chromites in different comminution environments

Particle size distributions (PSDs) are often rendered as cumulative functions, either as number of particles larger than a certain diameter, or as mass smaller than a certain diameter. The fractional exponent of the number/mass-size power law has been interpreted as the fractal dimension of the distribution. An application of PSD in comminuted chromites by means of the fractal mass distribution is presented. The five types of chromite samples were subjected to four comminution events; jaw, cone, hammer crushing and ball milling. The PSDs generated by different comminution devices has been evaluated by mass-based fractal fragmentation theory and the fractal dimensions of fragmentation (D_F), a value quantifying the intensity of fragmentation, have been obtained for each chromite ore. The results of the present study show that the particle size distributions of the comminuted chromites having different mineralogical characteristics are fractal in nature. Single and multifractal methods have been successfully applied to characterize particle size distributions (PSD) of chromite samples comminuted by different comminution devices. In general, depending on the energy events, the chromite ores having different mineralogical characteristics showed a general trend of PSDs, and hence, the ranges of D_F for a specific device. It can be concluded that breakage mechanisms have more effective on fractal dimensions of chromite samples although the mineralogical properties and size of the chromite ores broken are also a factor.     

内蒙古额济纳旗呼仍巴斯克-洪果尔吉乌拉地区成矿规律和成矿预测

矿产的形成受地质条件控制,与矿产所在地区的地质发展史密切相关。一定的构造环境、地质条件、成矿作用,将形成一个互相关联的成矿系列,在此系列中,矿种组合及矿点分布均有其自身规律。这些规律的综合反映主要表现为成矿的空间分布规律、时间分布规律、共生关系及内在成因规律等方面,与成矿物质来源密切相关。根据区内已发现各类矿产的空间分布、赋存特征、控矿因素和形成时间以及成矿条件等特征,划分出调查区内成矿远景区,进行矿产资源潜力评价,提出下步找矿地质工作的意见和建议。     

采区断层探测与分布规律研究

针对王庄煤矿52采区，采用浅层高分辨率地震勘探方法，探测断层构造的分布．在此基础上，采用分形几何方法，测量分析了岩样、采区和矿区断层(或裂隙)的分形维数，得出岩样裂隙分维与大区域构造分维具有一致性等结论，据此推导出了王庄矿区断层条数与尺度的关系式．     

冲击载荷作用下煤岩破碎与耗能规律实验研究

为了探索煤岩在冲击过程中的破坏特征和能量耗散规律,利用Φ75 mm霍普金森压杆(SHPB)实验装置,对煤岩试件进行不同应变率条件下的冲击压缩实验,分析了冲击加载速率对煤岩破碎耗能和块度分布的影响。实验结果表明:在实验应变率范围内,随着子弹速度的提高,应变率和应力波携带的能量均呈线性增长,而煤岩破碎耗散能则呈指数上升。通过对实验碎块进行块度分维,发现随着应变率的提高,试件的耗散能密度快速增大,煤岩碎块的分形维数就越大,块度越细,破坏的程度越剧烈。分形维数与应变率及耗散能密度之间呈对数增长的关系,即分形维数增大的趋势变缓。     

基于分形盒维数和小波包能量矩的垮落煤岩性状识别

针对综放工作面垮落煤岩性状识别的技术问题,采集了综放开采现场垮落煤岩冲击液压支架后尾梁的振动信号,提出了一种基于分形盒维数和小波包能量矩的识别方法。该方法结合分形盒维数对非线性信号整体定量描述的特点和小波包能量矩对非线性信号在各频带精细描述的特点,先对振动信号进行分形特征分析,求出其盒维数,然后对振动信号进行小波包变换,并计算各频带的能量矩。以分形盒维数和小波包能量矩构造特征向量,并作为BP神经网络的输入来识别顶煤垮落和顶板岩石垮落两种工况。试验结果表明:分形盒维数和小波包能量矩构造的特征向量可用于识别垮落煤岩,识别率达到95%。     

爆破震动信号频带能量分布特征

研究爆破地震波的传播规律,对矿山爆破震动控制十分重要。以红透山铜矿为工程背景,在矿山巷道布置爆破震动信号测点,利用爆破振动监测仪采集测点实际生产爆破震动信号。基于小波信号分析技术,采用MATLAB编写相关程序,对信号进行小波分解与重构,优选适合测试信号的小波基,开展微差爆破震动信号能量分布特征研究。分析爆心距、总药量及传播方向3个因素对爆破震动信号能量分布规律的影响,结果表明：随着爆心距增加,爆破震动信号低频部分所占总能量的百分比变大;采用多分段微差爆破,虽然总药量增大,但是能量分布较均匀;在背向及侧向两个传播方向上,爆破震动信号频带能量分布有一定差异,传播方向对震动信号的能量分布影响显著。     

基于CFD方法的浮选机流场及叶轮动力学研究

叶轮是浮选机的动力输出部件,存在着由于湍流诱发的非线性振动问题。采用基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics-CFD)方法,数值预测KYF型浮选机流场的速度及压力分布,并得到其波动规律。对叶轮叶片表面所受流体力进行分析,揭示了浮选机搅拌叶轮流体力波动规律,并进一步探讨了叶轮转速对浮选机叶轮表面流体力的波动特性的影响。     

地下矿山空区塌落产生震动的实验与计算

地下矿山采空区顶板塌落时,塌落体冲击空区底板会产生地震波,冲击地震波会对空区附近的建（构）筑物及设施产生一定的影响。针对目前一些地下矿山大面积空区长期未进行处理可能遇到的相同问题,采用模拟实验的方法,对实验得到的数据进行分析计算,得出塌落震动的传播规律,为震动影响评估提供理论参考。     

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。