分形岩石裂隙中渗流扩散运动的试验研究

由于存在大量粗糙不规则裂隙,使得岩体中流体运动极为复杂。针对天然粗糙岩石裂隙渗流试验存在物理模型隐蔽性和不可重复性等难点,基于三维Weierstrass-Mandelbrot分形函数构建了粗糙节理面的裂隙通道,采用3D打印技术获得了透明精细的裂隙模型,使用微流体控制仪研究了不同试验条件下的裂隙渗流扩散运动,分析了裂隙通道流量与压力水头、裂隙宽度和分形维数之间的关系。研究结果表明:与平行板立方定律近似,在分形裂隙中,裂隙通道流量与压力水头成线性关系;单宽流量与裂隙通道的宽度成近似的三次方关系;考虑分形维数影响时,相同条件下流过裂隙通道的流量随着分形维数的增加而增加;粗糙裂隙渗流立方定律可采用与分形维数相关的幂指数函数进行修正。     

江西金山金矿田东蒋金矿床地质特征及找矿远景

阐述了东蒋金矿床的成矿地质背景,通过对该金矿区地质特征的分析和总结,认为东蒋韧性剪切带为一卓具规模的控矿、容矿构造,其具有构造岩分带、蚀变分带及金矿化强度分带“三位一体”的规律性分布特点。指出该区业已发现韧性剪切带中的似层状金矿体和陡倾斜断裂带(F1)中的脉状金矿体,而该带目前无矿的东段分布有物探激电、航磁、重力异常及化探异常,这些都显示该区尚具有良好的找矿前景。     

断裂尺度的分形分布与其损伤演化的关系

借助于分形几何学和损伤力学的方法,重新考察和分析计算了有关的岩石断裂实验所提供的实验数据。分析计算结果表明:岩石断裂的损伤演化过程具有良好的统计自相似性,断裂尺度分布的分形维数能够很好地刻画岩石的损伤程度,并且在岩石断裂的损伤演化过程中,断裂尺度分布的分形维数(D_L)随外载荷(σ)呈线性增大。对断裂尺度分布的分形维数而言,损伤演化过程是一个增维过程。根据计算结果给出了分形维数(D_L)与损伤变量(ω)之间的经验关系。      

基于灰色算子的尾矿坝浸润线混沌研究

对于尾矿坝浸润线时间序列，通过建立一个灰色算子，来弱化坝体高度、库内水位等因素所带来的确定性影响，突出混沌特性，形成新的时间序列，对该序列进行相空间重构后，求取关联维。德兴铜矿2#尾矿坝浸润线观测数据的分析结果表明，灰色算子能较好地处理混沌问题，浸润线时间序列存在着非整数维，是一个混沌系统：对于尾矿坝安全不能进行长期预测，而需要长期监测。     

某特深基坑支护的非线性三维有限元分析

讨论了润扬长江大桥北锚碇基础施工开挖中50 m特深基坑的三维非线性有限元分析,介绍了工程的有关情况,讨论了其计算模型和参数取值,给出主要计算结果并对有关影响因素进行了分析,在此基础上对该基坑支护的设计作出评价,最后结合施工结果讨论了计算分析的可靠性。     

土石混合体分形几何特征与强度演化特征

针对土石混合体的结构性特点,以含石量为20%、30%、40%、50%、60%的土石混合体为研究对象,基于多重分形原理研究多重分形特征,研究分形维数与强度之间的关系。研究表明,土石混合体具有双重分形特征,不同尺度条件下具有不同分形指标,包括块石粒度、土体粒度以及平均粒度等分形维数,与含石量相关。单轴压缩试验表明,抗压强度随含石量增加呈现先增大后减小的趋势,根据单维分形特征,确定最优含石量约为40%。建立了含石量、不同分形维数指标与抗压强度之间的关系,分析了双重因素综合影响下抗压强度的变化特征,确定了含石量与分形维数之间存在最优区域。     

河南尉氏县西部地质地球物理综合解译及地热资源远景区预测

尉氏县地热资源开发尚处于起步阶段,为适应大规模地热资源开发需求,当前急需探明该区地热资源赋存情况。研究区位于太康隆起次级构造单元中部鼻状构造带及尉氏—薛店次凹带结合部位,本文通过尉氏县城西部所采集的220个大地电磁测深点的二维及三维反演工作,结合二维反射地震剖面,分析了研究区地层、断裂展布构造,并对地热资源远景区进行了预测。维性分析结果表明研究区主构造走向为北西向,二维及三维大地电磁测深反演结果表明研究区4 km以浅地层由上到下可分为四层：新近系—第四系、三叠系、石炭系—二叠系、寒武系—奥陶系;综合二维反射地震及大地电磁测深资料,剖面位置处可识别出三条正断层。选择断裂带周边或穿过断裂带钻井,对水量有一定保证。     

基于多元Copula函数的引滦水库径流丰枯补偿特性研究

研究引滦水库的天然来水系列之间的丰枯补偿特性,以期优化滦河中下游水库群联合供水的调度及合理配置该区域水资源.通过运用三元Copula联结函数构造了潘家口水库、陡河水库和于桥水库年入库天然径流系列的三维联合分布,然后利用此联合分布计算了这3个水库年天然来水量丰枯遭遇的概率.结果表明,3个水库径流系列的丰枯同步概率高达46.96%,潘家口水库对陡河水库和于桥水库不具补偿能力的概率为30.2%;为保证天津、唐山等地的供水安全,必须加强引滦水库群的优化调度,充分发挥各个引滦水库的调蓄功能,以降低不利丰枯遭遇带来的影响.     

Interpretation of single-well tracer tests using fractional-flow dimensions. Part 1: Theory and mathematical models

Generalized equations using fractional-flow dimensions were derived to estimate the Darcy and seepage velocities obtained from the point-dilution and the single-well injection-withdrawal field tests conducted in fractured-rock aquifers. Seepage velocities can only be estimated from single-well tests if the hydraulic conductivity and the hydraulic gradient are known a priori. However, if a radial-convergent test is also performed between two boreholes, the kinematic porosity can be estimated and be used to estimate the seepage velocity from the single-well test results. To apply the generalized equations, the flow dimension and the extent of the flow region must be known. Therefore, the generalized radial flow (GRF) model of Barker (1988; a generalized radial flow model for hydraulic tests in fractured rock. Water Resour Res 24(10):1796–1804) is used to estimate the flow dimension because of its wide range of applications. A pumping test performed on the boreholes will yield an estimate of the fractional-flow dimension by applying the GRF model. Electronic Publication     

岩石颗粒破碎的尺寸效应

固体颗粒破碎强度的尺寸效应是一种普遍存在的现象,冰块、岩石颗粒、陶瓷和混凝土块等的破碎强度都表现出随颗粒直径增加而减小的现象,分形模型为解释固体颗粒破碎强度的尺寸效应提供了可行的方法。本文采用Steacy和Sammis分形模型模拟了岩石颗粒压碎特征,分析岩石颗粒破碎后的颗粒分布规律,给出颗粒破碎分维的确定方法,建立颗粒压碎强度与粒径的理论关系,颗粒破碎强度与颗粒粒径的关系用分维D表示为fdD-3。已有的颗粒破碎分布的数据表明,岩石颗粒破碎的分维大约为2.50～2.60,颗粒破碎强度符合用分维表示的尺寸效应。