岩石破裂过程的自组织临界特征初探

自组织临界状态。是广延耗散动力学系统所普遍具有的行为特征。实验表明，岩石破裂过程也具有自组织临界特征。本文运用数学－力学分析和计算机模拟等手段。研究了岩石破裂过程中所现出的累进性破坏及无序向有序演化等特征的内在机理，从而加深了岩石破裂失稳定过程机制的认识。     

三轴压缩条件下三峡坝基岩石破裂的分形特征

根据分形理论,系统地研究了在三轴压缩条件下三峡坝基岩石破裂系和破损物的分形结构。结果表明,在三轴压缩条件下,岩石脆性破裂的破裂系和岩石破损物的粒度分布均有很好的统计自相似性。在不同的围压和应变率下,岩石脆性破裂的分维值各不相同,体现了岩石脆性断裂机制的差异性。分维可作为描述岩石脆性断裂的定量参数     

节理粗糙度曲线的分维特征

基于野外实测节理粗糙度曲线，建立了分维数Ｄｆ与节理粗糙度系数间的关系式。此外，文章对Ｂａｒｔｏｎ标准粗糙度谱线用分维值进行了分类，并探讨了粗糙度的本质含义。     

岩石脆性破裂断口的分形特征

系统总结了岩石脆性破裂断口分维的计算方法及其局限性,指出岩石脆性破裂断口的分形研究应在宏观和微观层次上进行,同时应注重考察断口分维参数的物理意义。断口结构特征是岩石动态破裂过程的静态反映,蕴含着岩石断裂机制的各种信息,分维可作为断口定量描述的参数。     

岩石弹脆性分维损伤本构模型

本文定义岩石构元中破裂面的分维值为各向同性损伤变量,而各个方向上裂纹面的累加量定义为各向异性损伤变量,并根据裂纹发育特征提出了损伤变量演化方程,从而建立起岩石脆性变形破坏过程的分维损伤本构模型。最后,利用该模型对大理岩单轴压缩应力应变曲线进行了模拟,结果说明本文提出的模型是较为合理的。     

岩石结构面几何特征的分形与分维

本文引用B.B.Mandelbrot创立的分形几何学这一新理论及其思维方法,对岩石结构面的几何特征,包括规模、隙宽、密度和粗糙度进行分形分析。结果表明,在10~7级范围内,结构面几何特征呈现出很强的自相似性,其分数维分别为0.8272、0.8173和2.1385;粗糙度JRC则由分数维方便地定量地表征。这一客观规律的揭示,对各种尺度结构面几何特征、渗透路线的形态和流速趋势的确定具有重要的理论价值和现实意义。     

珊瑚砂土在加载过程中颗粒滑移与孔隙分维变化特征

采用自行研制的加载装置,配装在光学体视显微镜下,观测了珊瑚砂土在加载过程中微结构的变化及颗粒滑移的全过程。通过图像处理分析仪对其孔隙变化进行了几何分维数的统计计算,得到砂土在加载过程中颗粒滑移与孔隙分维的变化特征。     

滑坡滑动带土的分维特征及其意义

本文据分形理论分析了滑坡滑动带土粒度分布的分形结构特征。探讨了分维的研究意义。结果表明，滑动带土的分维在２和３之间，平均值约为２．８５。分维的大小揭示了作为自组织系统的滑动带土的形成演化特征。     

煤中断裂分布的分形特征

运用分形理论对平顶山高庄矿戊8煤中断裂分布的分形特征进行了研究,结果表明,煤中断裂分布具有良好的统计自相似性,可以用分维描述。分维等值线图能有效地反映煤中断裂分布的复杂程度、分布范围和展布方向。分维是煤中断裂分布长度、条数和分布均匀程度等参数的综合指标,该指标随以上参数的变化而变化。      

国家庄井田断裂构造的分形评价

论述了应用分形理论对断裂构造进行定量评价的原理和操作方法,以山东国家庄煤矿为例,对操作步骤、数据处理做了详细说明,并对计算结果进行了分析和比较。研究表明,分形统计具有内涵丰富、准确合理且易于用计算机实现的优点。     

裂隙特征对岩石渗流特性的影响规律研究

裂隙是油气储层主要的储集空间及流体渗流通道,影响油气的运移规律,是油气勘探开发的重要指标。以冀中坳陷任丘油田任10井为例,运用数值模拟方法研究了裂隙开展宽度和裂隙面粗糙度对岩石渗流特性的影响规律。研究结果表明,(1)裂隙开展宽度较小时,孔隙内流体压力仅在入口处小范围内呈扇形分布,裂隙中压力分布曲线呈正切函数型,流体流速在裂隙和孔隙中都较小;随着裂缝开展宽度的增加,孔隙内流体压力逐渐增大,裂隙中压力分布曲线逐渐向直线型转变,流体流速在入口处先减小后稳定,在裂隙中先增加后稳定;(2)裂隙面粗糙度对裂隙岩石渗流特性的影响与裂隙开展宽度有关,在裂隙开展宽度较大时,裂隙面粗糙度对流体压力的分布影响较大;随着裂隙面粗糙度增大,孔隙内流速逐渐增大,而裂隙中流速逐渐减小;(3)随着裂隙开展宽度的增大,影响裂隙流体流动的主控因素逐渐由裂隙开展宽度转变为裂隙面粗糙度。     

流体参与下的岩石破裂机制及其分形特征

流体参与下的岩石破裂机制一般分为爆发作用、流化作用和液压致裂等,其分维值大小一般遵循爆发作用→流化作用→液压致裂.通过对凤凰山铜矿II号矿体不同地段的角砾岩进行分形统计分析,判明其属于液压致裂角砾岩,验证了分维值的大小与致裂能量之间的正相关关系.     

估算岩石断裂面粗糙度的一种分形模型

提出了一种更为简单的估算岩石断裂面粗糙度值的分形模型,可用来模拟岩石断裂面剖面线。断裂面愈粗糙,其分维值也愈大,并建立了分维值与ＪＲＣ值之间的经验方程。     

龙滩水电站蠕变体B区折断面及折断错滑面成因分 析

通过对广西龙滩水电站左岸边坡蠕变体B区折断面和折断错滑面地质特征,变形特征,滑带充填物特征以及力学参数研究,结合监测,岩体风化以及构造特征、表层岩土体滑移-牵引等特征分析,认为折断面和折断错滑面的形成主要是由于边坡岩性以及河水侵蚀等作用下,岩体的风化差异所造成的,而且在目前有效的工程处理下,由监测资料可知,边坡变形波动较大,变形量值小,没有明显的滑移趋势,稳定性较可靠。     

中国白垩纪矿床时空分布的分形分析

分形概念应用在地球科学中来刻画地质变量与地质体自相似特征。研究表明分形模型常常提供有力工具来刻画地质变量和地质体的基本空间分布结构。许多地质现象的频度和大小之间的分布具有尺度不变性, 如岩石碎片、断层、地震、火山喷发、矿藏和油井等。中国白垩纪的矿床大量地分布在东北、阴山-燕山、华北地台、秦岭-大别山、扬子地台和东南沿海等6个矿集区, 它们是中国白垩纪矿床分布的重要地区, 而西北和西南地区已知的白垩纪矿床尚少; 中国白垩纪矿床分布具有在时间上集中于早白垩世, 在空间上集中于东北和华南的分形特性。以中国白垩纪金矿床为例, 对金矿床空间分布进行了分形建模与预测, 该方法不仅适用于金矿床, 而且还适用于其它矿床, 具有普遍的意义。      

构造断裂的分形分析

本文介绍了分形理论在构造断裂问题研究中的应用及构造问题中分形维数的计算方法与测试方法,并对当前这一研究工作中的一些问题进行了评论。     

攀西层状基性-超基性岩体的韵律特征及分形研究

攀西层状基性－－超基性岩体的韵律结构发育,岩体的岩石矿物特征、地球化学特征在垂向上均叶多级套叠的韵律式变化。通过对韵律结构全面、详细的研究,发现韵律结构具有分形特征;运用分形理论地大韵律层进行研究之后,认为层状岩 韵律结构的形成可能受５个实质性状态变量控制;进一步结合地质资料分析,推测达５个状态为量力：岩浆成分、压力、温度、氧逸度、重力。     

节理岩体的分维特征及其工程地质意义

本文用分形理论,对节理网络分布和粗糙度曲线进行分形分析。结果表明,节理的空间分布和粗糙度曲线具自相似性;分维是一个表征岩体强度、岩体损伤程度、岩体质量及节理粗糙程度的几何参数,并可用于评价岩体稳定性、断裂体系活动性及划分风化卸荷带等。