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本文借助分形几何理论,探讨垂直剖面上玄武岩红土在加分散剂前后颗粒粒度的分维变化特性。研究结果表明:不论是否加分散剂,红土的颗粒粒度都存在线性分形结构。不加分散剂,存在两个无标度区,沿剖面从上到下,分维值逐渐增大;加分散剂,存在一个无标度区,沿剖面从上到下,分维值逐渐减小。分维值的大小反映了红土中颗粒粒度的变化特点。 相似文献
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长江口南槽沉积物粒度的分形特性分析 总被引:6,自引:0,他引:6
运用分形理论,对长江口南槽沉积物粒度分布的分形特征进行了分析,讨论了沉积物粒度分维值与传统粒度分析参数的关系,指出了粒度分布无标度区分区临界粒径rc的指示意义,提出了用rc来划分悬移质中的床沙质和冲泻质的方法.长江口南槽沉积物样品的粒度分布在大于1.059μm的粒径范围内具有明显的分形特征,分维值的范围在2.384~2.568之间,平均值为2.488;若以粒度分布无标度区的分区临界粒径rc作为悬移质中床沙质和冲泻质划分的临界粒径,则划分长江口南槽悬移质中床沙质和冲泻质的临界粒径在0.954~1.385 μm之间,平均为1.059μm,对应的颗粒的累计质量百分比在4.54%~10.97%之间,平均为8.23%. 相似文献
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颗粒级配是影响土-水特征曲线的主要因素之一,探讨这个问题对研究非饱和土的渗流和强度特性具有重要价值。以江西红土为研究对象,人工配制5组颗粒级配不同的土样,基于分形理论研究其分形特征及其分维数,结合滤纸法试验测量土样的土-水特征曲线并求得其特征值,然后分析各特征值与分维数之间的关系。结果表明:对于不同颗粒级配的土-水特征曲线,同一体积含水率下细土颗粒含量越多的土样其基质吸力越大;粗细土颗粒含量不同的土样均具有较好的分形特征;颗粒级配定量指标均随分维数的增加呈现出先增后减的规律;且分维数随着细粒土含量的减少而降低,进气值和残余基质吸力值均随分维数的增大而提高。说明可运用分维数讨论颗粒级配对土-水特征曲线的影响。 相似文献
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水文干旱的时间分形特征探讨 总被引:1,自引:0,他引:1
介绍了分形理论的基本概念及其分维计算方法.探讨了干旱要素在一定标度范围内的统计时间分形特征.通过实例分析表明:不同程度的干旱现象具有各自的时间演变规律,时间分形与干旱发生的周期存在反相关关系,即时间分维越小,干旱发生的周期越长,干旱现象越严重;而轻轻的干旱现象则以短周期为主,发生频繁,分维值较高.时间分维有可能对干旱规律的认识和预防有重要价值. 相似文献
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为推进岩土工程全过程的信息化,依据边坡工程、基坑工程、隧道工程的位移监测信息,将分形理论应用于岩体的稳定性分析。指出岩土变形是一个升维过程,且工程实例的分析结果表明位移时间序列的分维随着变形的发展将逐渐增加,无标度区也将越来越明显。利用分维的动态特征可以评价岩体对象的安全性,从而为实际工程的现场施工、反馈设计与后续运营提供参考。 相似文献
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基于DEM的沟谷分形分维研究 总被引:1,自引:0,他引:1
线性地物常用的分维计算方法有量规法和网格法.为适应水文分析的需要,提出了一种类似量规法的新方法来计算河网的分维,即基于水文分析基本原理和DEN数据,首先通过取不同的汇流阑值(标度)得到不同的沟谷长度,然后分析不同汇流阈值与相应沟谷长度的关系来计算河网的分雏.在地理信息系统软件ArcGIS9.2环境下,以四川省汶川县为例进行了分析,结果表明:沟谷标度(汇流值)与长度对数关系显著,即沟谷空间分形结构特征客观存在,汶川县沟谷分维值为1.489.沟谷水系分形机制,沟谷分维与空间尺度、河网密度、制图综合的关系,各种分维计算方法、不同标度设定方法的异同和内在联系等,均需要继续深入研究. 相似文献
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黄土高原重点流域河网分形特征研究 总被引:4,自引:0,他引:4
分形理论为流域地貌形态特征的定量描述开辟了新的思路。本文采用盒维数计算原理和方法,计算黄土高原20条重点流域的河网分维值,探讨其分维值与流域面积、径流模数、产沙模数的相关关系,结果表明:黄土高原地貌形态在其无标度区间内表现出很好的分形特征,根据计算出的各流域分维值发现,黄土高原大多数流域可能处于侵蚀发育的幼年期;流域干流长度与流域面积的幂函数关系式拟合较好,符合Hack提出的主河道长度与流域面积的关系;径流模数与河网分维存在很好的线性关系,其相关系数通过了显著性水平为0.01的检验;河网分维与流域面积、产沙模数都呈正相关性,但难以用某一种简单函数描述。最后通过多元回归分析,建立了产沙模数模型,验证结果表明,该模型具有较高精度,可以对流域产沙模数进行估算。 相似文献
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红层泥岩填料中泥岩碎块石的含量直接影响压实后填筑体的流变、渗透、强度以及地基变形特性。通过配置不同含水率、不同粗细比的泥岩试样,开展红层泥岩击实后粒径的分布情况及其破碎率和分形维数的研究,探讨分形理论在该种岩土体中的规律和特性。结果表明,泥岩颗粒破碎后的粒径分布具有典型分形特征,分形维数区间分布在2.418~2.529。随着含水率的增加,红层泥岩的破碎率和分形维数均增加。当P5初始含量较大时,含水率对分形维数的增长影响较大,但初始粗颗粒的增多减缓了分形维数伴随含水率增加而上升的幅度。破碎率和分形维数均是随着含水率的增加而增大,且与P5初始含量成反比关系,两者具有一定的相关性,满足高斯公式的正态分布关系。 相似文献
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塔城水电站筑坝材料的分形维数及其统计特征 总被引:1,自引:1,他引:0
粗粒料的颗粒组份大小、形状及其接触方式决定了粗粒料的物理与力学性质,而分形几何在描述上述问题时具有独特优势。以塔城水电站筑坝材料为研究对象,通过建立分形模型,研究粗粒料的分形特性和细料含量对其分形维数的影响,在此基础上建立粗粒土分形维数的统计模型。利用试验成果对该模型进行了参数估计,通过拟合优度检验验证了模型的合理性。分析结果表明,塔城水电站筑坝材料的粒径分布具有较好的分形特性,分形维数介于1.181 9~2.632 3,且服从Weibull概率分布模型。粗粒土中分形维数与细料的含量呈显著正相关,两者的关系可用对数函数描述。上述分析表明,可以用分形维数代替级配曲线来表示堆石料的粒径分布特征,从而使问题得以简化。 相似文献
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碎石尺寸对碎石土强度影响的大型直剪试验研究 总被引:1,自引:0,他引:1
以田师府—桓仁铁路大前石岭隧道边坡碎石土为研究对象,配置了3组含碎石尺寸不同的重塑碎石土样并采用大型直剪仪进行了剪切试验研究,探讨了碎石尺寸对碎石土抗剪强度的影响作用规律。在此基础上,利用现代非线性理论-分形理论,采用分形几何方法研究了该碎石土重塑样的粒度分布特征,得出了不同碎石尺寸下碎石土的分形维数,并探讨了碎石土的强度特征与粒度分形维数之间的关系。研究表明在粗粒含量相同的情况下,碎石土的抗剪强度随着碎石尺寸的相对增大而增大;内摩擦角随着碎石尺寸的相对增大而增大;而黏聚力呈现相反的趋势,随着碎石尺寸的相对增大而降低;随着碎石尺寸的相对增大,分形维数增大,分形维数越大,其颗粒粒度分布越不均匀,反之分形维数越小,其颗粒粒度分布越均匀。碎石土抗剪强度和粒度分形维数有一定的相关性,黏聚力随着分形维数的增大而减小,而内摩擦角呈现相反的趋势,随着分形维数的增大而增大,黏聚力和内摩擦角均与粒度分形维数近似呈现抛物线函数关系。 相似文献
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寒区河道凌汛灾害河势“弯道效应”的量化评估十分重要。基于分形理论提出河道横断面-纵剖面-平面多维度河势分形维数计算方法及其物理机制,并探讨黄河内蒙古段不同维度河势演变分形特征及其与凌汛灾害的关联关系。结果表明,黄河内蒙古段不同维度河势均具有多尺度自相似分形特征,且具有多年记忆周期的长程相关性;冰坝(严重性冰塞)发生频次与河道主槽弯曲分形维数呈正相关指数型函数关系,与河相系数、深泓点高程和河段平均底坡分形维数负相关,与水深-面积分形维数正相关,总体表明冰坝灾害更易发生于主槽偏移摆动大、蜿蜒曲折、河湾发育程度高的宽浅型弯曲河道,研究成果可为凌汛期冰塞冰坝灾害易发河段诊断及预测提供重要理论依据。 相似文献
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长江三峡库岸几何形态的分形分维研究 总被引:1,自引:1,他引:0
利用数盒子法分段计算三峡大坝蓄水前(水位线高程约65 m)和一期蓄水后(坝前水位135 m)两个时期长江干流左右岸库岸线的分维值,并将其计算结果进行对比,以研究长江三峡库岸分维值与地质环境的关系。分析这两个时期库岸的分维值及其差值,发现峡谷区均小于宽谷区,研究表明这受库岸的地层岩性、构造、地质灾害及人类工程活动的控制或影响:①峡谷区为坚硬难风化的碳酸盐岩,而宽谷区为软硬相间易风化的碎屑岩,水流对不同软硬度岩石的侧向侵蚀差异导致库岸形态的弯曲程度不同;②峡谷区为背斜而碎屑岩区为向斜,水流切割地层的方式不同影响库岸的几何形态;③地质灾害的发生及人类工程活动影响库岸几何形态的自然发展。 相似文献
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黏性土粒径分布的多重分形特性及土-水特征曲线的预测研究 总被引:3,自引:0,他引:3
土壤粒径分布的分形特性常由单一分维数来描述,这一分形参数可作为土-水特征曲线模型中的常数。但实验证据显示,单一分维数不足以描述某些黏性土在整个粒径范围土粒的分形分布。为了评估粒径分布的多重分形参数预测土-水特征曲线的效能,对3个黏土样实测粒径分布和土-水特征曲线,研究粒径分布的多重分形特性,并利用分形模型预测土-水特征曲线。研究发现,在较为宽泛的粒径范围,土的粒径分布存在3个不同分维数的土粒区域,分维数的大小与土粒区域的粒径大小有关。粒径越大的区域,分维数越大;利用不同区域的分维数预测土-水特征曲线并与实测结果比较,显示模型预测对多重分形参数较为敏感,采用大粒径区域分维数的计算结果与实测数据甚为吻合。虽然多重分形参数精确描述了土粒的分形分布,但在预测土-水特征曲线时应考虑粒径分布分形标度性质的差异。 相似文献
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Water samples were collected at seven sites located along the River Nakdong on 30 occasions. Water quality, size and the fractal dimension (dF) of suspended particles were measured. The laser light scattering method was used to obtain the size and dF of suspended particles. The average size of particles in this river ranged from 89 microm and 169 microm, which appears to be relatively coarse compared with other rivers worldwide. The average dF of suspended particles in this study ranged from 1.8 to 1.9. Slight variations in fractal dimension values and other particle characteristics results from various measuring methods available. The correlation analysis showed that DO, TN, NO3 and chlorophyll-a had significant positive relationships with particles size, whereas flow rates and temperature had negative relationships. However, the factors which had positive relationships with particles size showed negative relationships with the dF of suspended particles. Generally, as the size of particles increased, the fractal dimension of particles decreased which indicated that the shape of the larger particles became more irregular relative to that of the smaller ones. To obtain and apply the statistical functional relationship between water quality characteristics, multiple linear regression equations of the size and fractal dimension of particles on explanatory variables such as pH, BOD, TSS, DO, T-N and T-P have been established. 相似文献
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针对传统方法刻画粗糙床面总体特征存在缺陷的问题,将分形几何理论引入非均匀卵砾石粗糙床面特征研究,以卵砾石床面激光扫描试验资料为基础,探讨了分形尺度区宽度与中值粒径d50的关系,分析了覆盖基准面对分形维数的影响,研究了床面整体与局部分形维数的特征与联系,获得了分形维数随床面颗粒组成及高程统计参数的变化规律。结果表明:分形尺度区宽度与床面颗粒中值粒径d50有关,上临界尺度可取为1.5d50;分形维数与覆盖基准面位置有关,覆盖基准面距平均床面的距离越大,分形维数越大且逐渐失真,为有效量化和区分床面粗糙特征,覆盖基准面宜取平均床面;粗糙床面分形维数具有良好的稳定性,局部分形维数变异性很小,并与整体分形维数接近;粗糙床面的分形维数与颗粒大小、级配组成及床面高程统计参数有关,中值粒径越大,颗粒组成越均匀,床面高程极差、标准差、偏度(绝对值)和峰度越大,分形维数越小。 相似文献