岩石断面的分形测量及其分维的计算

在实验室内使岩石单轴压缩直至破裂,用位移传感器测量其断面高度,用显微镜观测断面切片的剖线,所得数据用尺度法计算其分维,各种岩石的不同曲线的分维在1.002—1.028之间,与野外断层主迹线分维值相同.用切岛法计算整个断面的分维约为2.05左右.有关分析和计算认为,分维的大小与岩石破裂时所受力的方向有关,与采样步长有关,而与岩石样品的大小无关.     

岩石断面的自仿射分形及其分维的计算

岩石破裂断面的实测曲线,应该是自仿射分形,需用分维D和跨接长度t_c两个量来描述其标度性质。本文用尺度法和标准偏差法计算子八条实测的剖面曲线。如果t_c远大于采样步长,则两种方法得出一致的D值;如果t_c远小于采样步长,标准偏差计算出的D值约为1.20左右,而尺度法算出的D值接近于1.0。这是因为在t_c的两侧存在着局域、整体两个分维。只有经过修正后的尺度法才能得出与标准偏差法相接近的D值。对如何估算t_c值和如何修正尺度法提出了简单可行的办法。最后用非整数阶微积分得出一条已知D值的曲线,对上述两种算法进行了验算,结果相当一致。     

岩石破裂系分形及分维数测定

花岗岩在固体围压三轴压缩下破裂，然后沿主破裂面摩擦滑动（粘滑或稳滑），实际后我们将样品从围压介质铅中剥出来，做成显微薄片。在２０倍显微投影仪下观测其主破裂及裂纹系分布，用尺度法统计并计算裂纹系分维。结果表明，８个样品的无标度区（Ｒ）都相同，但是随尺度变化，分维值表现出分段线性的特征。当０．０５〈Ｒ〈０．１５ｍｍ时，裂纹系分维在１．１２－１．４１之间，主破裂分维在１．０８－１．１５之间；当０．１５〈     

岩石分形断裂的统计理论

本文研究了岩石分形断裂的统计理论.认为岩石断裂是岩石内部微裂缝成核、形成和传播的非平衡过程,导出了描述这个过程的微分方程.运用位错塞积成核机理,得到了岩石发生分形断裂的微裂缝大小的统计分布函数和平均长大速率.从理论上得出了岩石非弹性体积应变与微裂缝数目成正比,从而解释了实验室研究的结果.另外发现岩石的分维是决定岩石脆性的一个重要因素,分维值愈小,岩石愈脆.但岩石的分维值与岩石强度无明显关系.最后,从微裂缝大小的统计分布函数出发,导出了b值与岩石分维值的关系.     

宇宙分维构造及其数学基础

探讨了宇宙分维构造的形式,给出了分维微积分及分形测度的数学基础,包括分维导数及分维微积分的表述形式、分维微分方程的规整空间积分解、分形测度的分维微积分定义及自相似分形的测度计算方程．作为诠释,探讨了原子核内中子与质子的趋势关系方程,以及其周期解和原子序数极限值。     

岩石分形断裂的统计理论

本文研究了岩石分形断裂的统计理论.认为岩石断裂是岩石内部微裂缝成核、形成和传播的非平衡过程,导出了描述这个过程的微分方程.运用位错塞积成核机理,得到了岩石发生分形断裂的微裂缝大小的统计分布函数和平均长大速率.从理论上得出了岩石非弹性体积应变与微裂缝数目成正比,从而解释了实验室研究的结果.另外发现岩石的分维是决定岩石脆性的一个重要因素,分维值愈小,岩石愈脆.但岩石的分维值与岩石强度无明显关系.最后,从微裂缝大小的统计分布函数出发,导出了b值与岩石分维值的关系.     

标度变换法计算分维的研究：简单分形计算中基本问题的思考之一

用标度变换法计算分形维数时,即使对理想的自相似结构,公式N(ε)=ε~(-D)也不是对所有的测量标度ε都成立,仅在ε取α~n的特征尺度时才严格成立。这里α为分形集的相似比,而当ε→0时,该式可近似成立。分析有限嵌套自相似结构模型得到一系列重要的结论。双对数回归直线计算分维在理论上是不正确的,可用修正公式直接计算,但问题仍未解决。看来标度变换法能否有效地解决简单分形维数的计算,还要进一步研究。     

天体运行轨道的背景介质理论导引与自相似分形测度计算的分维微积分基础

通过讨论天体运行背景介质理论的连续轨道及离散轨道这二个研究方向的基础假设,介绍了天体运行轨道的具体方程形式及理论框架概要;进一步地通过讨论天体运行轨道Binet方程的一般形式及其行星近日点进动角的解,给出了连续轨道理论与Newton理论及Einstein广义相对论的联系与区别;通过讨论天体运行轨道的分维扩展方程,给出了包括太阳系行星、天王星卫星、地球卫星、绕月航天器等在内的离散轨道（稳定性轨道）方程及其预言数据.特别地,作为对天体在较为广泛区域作用曲线的初步探讨推论,指出仅由天体引力难以形成质量密度趋于无穷大的理想黑洞.通过讨论一般函数的分维导数的位置假设及幂函数的分维导数的形式假设,进一步明晰了幂函数的分维导数、分维微分及分维积分的具体方程形式,给出分维导数与分数阶导数的区别,随后讨论了基于一般分形测度的分维微积分形式定义导出的自相似分形的测度计算方程具体形式,给出了其与目前Hausdorff测度方法（覆盖方法）的区别,并对包括三分Cantor集合、Koch曲线、Sierpinski垫片及正交十字星形等自相似分形在内的测度进行了计算分析.     

结构非均匀性理论模型的关联维描述

利用二维contor三分"非空"集合生成方法构建了非均匀结构理论模型。通过不断改变分形元三段访问概率及其空间构型,得到了样本值强度及其空间分布各不相同的24种样本,并采用推广G-P法分别求解了关联维。研究结果表明,利用关联维不仅可以表征结构的匀质程度,同时也可以描述其几何分布的非均匀程度,分维值越小反映了结构强度及其空间分布的不均匀性增大的物理本质。作为一种简化、有效刻画几何结构非均匀性的指标,关联维是一种较为合适的选择。     

云南地区强震前时空强分维特征

本文以标度变换法、相关函数法、最小二乘法分别计算时间分维D_t、空间分维D_s、强度分维D_m(b值),系统清理了云南地区1976年以来6级以上强震前时空强分维的变化特征,表明强震前的降维现象是普遍存在的,但各次强震前的异常三要素又表现出复杂的多样性。结果还表明,强震前小震活动在时间分布上的明显不均匀性主要表现在强震孕育地区,而在空间分布上的明显不均匀性却主要表现在强震孕育的外围地区。     

青海高原地震时空免疫性及分形特征

本文详细研究了一次地震发生后其继发地震的时空免疫性特征、研究结果表明，青海地震的免疫性特征是十分明显的，它对进一步认识地震发生的时空特征有着重要的意义。相邻两次地震的时间间隔，和空间距离ｄ的临界直线关系为ｄ∞τ（－１．０），其迁移速率ｖ的关系为ｖ∞τ（－２．０）。这也是齐夫（ｚｉｐｆ）法则所约定的分维值，十分类似于１／ｆ谱。我们形象的称ｄ∞τ（－１．０）分布是“随机音乐”；ｖ∞τ（－２．０）分布是“布朗音乐”。     

宁夏灵武地震序列的分数维特征

本文从分数维几何学的观点出发,采用标度变换法分别计算了1984年至1988年6月宁夏灵武地区中强地震序列的时间分布分数维,结果表明,1988年1月4日灵武5.5级地震后,中小地震序列的分数维显著增高(D=0.44)。文中还结合本区断裂构造特点和地震活动性分析,初步探讨了灵武及其周围地区的地震趋势。     

分形维数的一种数值计算及统计检验方法

基于分形维数的原始定义，本文给出一种维数的数值计算方法。若被测量对象在某一标度范围内确具有统计意义上的标度不变性，则该方法能够较好地得到所需精度的维数计算结果并进而反推“无标度区”范围。在假设维数集｛ｂｋ｝服从正态分布的前提下，引入柯氏检验方法对（ｂｋ｝样本分布的一致性进行检验，以此判断｛ｂｋ｝中是否具有“异常值”存在，并由标准化极差检验法对｛ｂｋ｝中“异常值”进行检测并剔除，其目的是在“直观判定”的基础上对维数作进一步的精确计算及对“无标在区”作进一步的精确界定．本文方法的一个显著特点是所有判断及统计检验皆针对最终结果（维数）。人造数据的应用检验亦表明了该方法的客观实用性．     

Hausdorff分数维识别地震道初至走时

地震波初至走时的识别在地震勘探、人工地震层析成像以及全球地震层析成像方法研究中起重要作用．初至走时拾取的精度在很大的程度上影响地震层析成像及演的精度．本研究以提高地震波初至走时拾取的精度及定量化程度为目标,利用计算地震道时间序列分数维的方法,实现了地震波初至走时的自动拾取．本文以分形理论为基础,进行了地震道时间序列Hausdorff分数维的计算．计算结果表明地震道时间序列的分数维在初至到达前后具有不同的数值,其变化点能够定量指示出初至走时的位置．本文还给出了利用该方法对实测数据进行初至走时拾取的实例．     

Hausdorff分数维识别地震道初至走时

地震波初至走时的识别在地震勘探、人工地震层析成像以及全球地震层析成像方法研究中起重要作用．初至走时拾取的精度在很大的程度上影响地震层析成像及演的精度．本研究以提高地震波初至走时拾取的精度及定量化程度为目标,利用计算地震道时间序列分数维的方法,实现了地震波初至走时的自动拾取．本文以分形理论为基础,进行了地震道时间序列Hausdorff分数维的计算．计算结果表明地震道时间序列的分数维在初至到达前后具有不同的数值,其变化点能够定量指示出初至走时的位置．本文还给出了利用该方法对实测数据进行初至走时拾取的实例．     

鲁中南地区断层系统的分数维特征

本文利用分维几何学的方法，对鲁中南地区活动断裂带进行了研究。结果表明，分维值可以表征断裂系的发育演化程度及不规则性和复杂性。断层分维值与地震活动水平有一定的对应关系。     

地电阻率的分数维结构

利用重建动力学相空间的方法，对唐山地震前后其周围几个台站及山丹地电台１９９０年的地电阻率观测资料进行了关联分维、李雅普诺夫指数及复杂度的计算，结果表明，地电阻率时间序列具有分维结构，在正常情况下，其吸引子维数在２．５左右。由复杂度的计算结果得知，地电阻率变化远比其它已知的标准奇怪吸引子复杂。