小波分析在地质分形科学中的应用前景

近年来，小波分析在研究ＤＬＡ模型等分形现象中取得了很大进展，本文在概述小波分析在分开有研究中的应用原理的基础上，探讨了小波分析与地质分形科学间的关系，展望了小波分析在地质分形科学中的应用前景。     

地震丛集的分形新方法—物理分形

地震时间丛集的传统分形分析方法把地震事件看作是时间轴上无质量的数学点。这些方法得到的结果主要反映了大量小地震的活动特征。本文发展了一个新的物理分形分析的筛子方法，采用一系列震级筛子来研究不同震级地震的分布特征。对华北和南加洲的研究结果表明，同一地区地震目录中不同震级范围的子集合具有近似相等的分维数，华北Ｄ＝０．３，南加洲Ｄ＝０．４。     

分形统计模型理论在岩体变形参数估算中的应用

在工程地质研究领域中,对研究域内岩体变形参数的确定一直都是热点课题,许多工程建筑项目设计的失败都缘于岩体参数估算的过大偏差.本文采用分形统计模型理论对岩体变形参数估算做了有益的探讨,并应用于工程实践,取得了较好的社会经济效益.     

区域化探数据处理的几种分形方法

地球化学变量兼有随机性、确定性和区域结构性的特征，传统的数学方法难以精确地描述地球化学变量的空间分布规律，而新兴的分形几何是刻画空间不规则形体的一种比较有效的工具，且分维值可以表征空间不规则形体的确定性本质。基于分形原理，提出含量-总量法、空间分形插值法和分形趋势面法3种新的分形技术，应用于区域化探数据处理。在几个典型矿区应用后发现，上述分形方法不仅可以有效地模拟地球化学变量的空间分布特征，而且在保留原始有效异常信息的基础上可以更合理地区分地球化学变量的背景与异常，具有发现和强化弱异常信息的重要功效。     

三峡库区巴东县城附近主要滑坡边界轨迹分形分维特征与滑坡稳定性关系

为了探索复杂滑坡轨迹结构演化及其稳定性定量分析计算的新途径，本文利用分形分维理论，分析三峡库区巴东县城附近滑坡边界轨迹的几何分形结构，并采用盒维数法分别求得巴东县城附近11个滑坡边界轨迹的分维值，计算结果表明：每个滑坡的轨迹结构具有其特征性的分维值，轨迹结构越复杂，结构层次越清楚，分维值越高；其中，榨房坪滑坡和黄腊石滑坡的分维值最高，分别为1.50和1.483，西壤口和谭家湾滑坡的分维值最低，分别为0.925和0.732；而黄土坡和赵树岭滑坡的分维值介于二者之间，分别为1.111和1.091。结合典型滑坡边界轨迹结构演化与滑坡稳定性关系的定性分析及前期滑坡稳定性定量计算和模拟分析，初步揭示：滑坡边界轨迹结构与稳定性是密切相关的，滑坡边界轨迹宏观扩展增值越明显，轨迹结构越复杂，分维值越高，其稳定性条件也越差，因此，分数维可作为衡量滑坡轨迹结构复杂性和稳定性的重要标志；滑坡边界轨迹宏观扩展变形存在一个极限，超过这个极限滑坡的局部失稳就转化为整体滑动；而滑坡边界轨迹则记录了滑坡变形扩展现象和信息，因此，相对应地滑坡轨迹分形结构的分维值也应存在一个极值，在极值点滑坡体处于临滑状态；滑坡边界轨迹结构的极限分维值大致为1.4～1.5，此时滑坡接近于整体极限失稳状态，而分维值在1.1～1.3之间则表示滑坡处于整体稳定，局部存在潜在失稳状态，分维值小于1则表示滑坡处于相对稳定状态。     

基于"3S"技术的于田绿洲湿地动态变化研究

以极端干旱区典型绿洲———于田绿洲为研究区,采用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)相结合的方法,进行了湿地资源调查,查明了于田绿洲湿地类型、区域分布及面积,应用模型和分形理论,探讨了于田绿洲湿地的动态变化特征,并分析了其发生动态变化的原因。研究结果对于干旱区绿洲湿地的合理开发和可持续发展有着重要现实意义。     

Stroke构造、移位一体化的道路网示意化方法

针对当前常用示意性地图生成方法中往往存在简化程度不够、未考虑长度信息以及时间效率低等问题,提出了stroke构造、移位一体化的道路网示意化方法。该方法在对道路网进行stroke划分构造的同时,直接对其进行渐进式的移位示意化及拓扑检查。同时本文还提出利用相似分形维数来定量比较并验证不同示意化方法的有效性。试验表明,本算法在考虑原始线形的基础上,示意化过程简单,时间效率较高,减少了拓扑冲突问题,保证了拓扑一致性及路网的均衡分布,具有较好的清晰度和认知度。     

分形分维理论在地质灾害发育及空间分布规律中的应用——以长安区滑坡、崩塌地质灾害为例

长安区区内地层岩性、地质构造多样,加之人类经济工程活动、降雨、地震等诱发影响,秦岭北坡及黄土台塬边缘滑坡崩塌地质灾害发育,是陕西省地质灾害较严重的县(区)之一。本文以长安区为研究区域,在对长安区自然地理及区域地质环境条件等资料充分收集的基础上,结合长安区滑坡崩塌灾害点的实际调查资料,详细分析了长安区的滑坡崩塌灾害发育特征及空间分布规律,并采用网络覆盖法,对长安区滑坡崩塌地质灾害的空间分布进行了分形分维计算。求得地质灾害的空间分布分维值为0.876 6,反应出长安区滑坡崩塌地质灾害空间分布特性的复杂性。研究结果表明,分形分维理论能合理评价地质灾害空间分布特征,对类似地区的地质灾害空间分布特征分析具有借鉴意义。     

基于颗粒破碎的粗粒土剪切强度的模拟分析

颗粒破碎在岩土工程领域是很常见的现象,土工试验中无法显示颗粒破碎过程及其影响,本文采用离散单元软件PFC2D模拟了考虑颗粒破碎影响的粗粒土的直剪试验,给出了考虑颗粒破碎的粗粒土直剪试验的模拟方法,分析粗粒土的剪应力-剪切位移关系、剪胀和剪切强度等宏观力学行为,探讨基本颗粒间黏聚力、单颗粒孔隙率和粗粒土试样的孔隙率对剪切强度的影响。结果表明:颗粒破碎对剪切强度的破碎准则有影响,颗粒不破碎试样的剪切强度符合Mohr-Coulomb准则;颗粒破碎试样的强度包络线是幂函数关系。     

花岗岩变形破坏过程中不同细观组分的分形特征

岩石变形破坏过程取决于不同细观组分的变化,可以用分形特征来反映。根据单轴压缩试验时拍摄的试验视频,把花岗岩变形破坏过程分成变形阶段、破坏时裂隙较少、破坏时裂隙较多等三个阶段,采用阈值分割法得到不同组分的实际分布,采用盒维数法计算简单分形维数,采用广义和多重分形谱分别表征广义和多重分形维数,研究了不同细观组分分形维数的变化情况。结果表明,在变形阶段,黑云母和长石简单分形维数基本稳定、但石英的变化较大,长石和石英不均匀指数基本稳定而黑云母的变化较大;在破坏阶段、裂隙较少时,黑云母和石英简单分形维数突然增大、但长石的却突然减小,黑云母不均匀指数和形状指数突然减小、但长石和石英的却突然增大;在破坏阶段、裂隙较多时,三种组分的形状指数变化都较大。研究成果对分析岩石变形破坏机理具有一定的参考价值。