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南堡凹陷沙一段湖相页岩孔隙结构非均质性及主控因素
1
作者 李国永 刘小平 +6 位作者 马乾 李聪 孟令箭 王建伟 高永亮 庄东志 邹娟 《中国海上油气》 北大核心 2025年第4期71-82,共12页
渤海湾盆地南堡凹陷沙一段湖相页岩发育,是重要的页岩油富集层系。为弄清沙一段页岩孔隙发育特征并定量表征页岩孔隙结构非均质性,指导页岩油勘探选区,利用全岩X-衍射、总有机碳、岩石热解、场发射扫描电镜、低温氮气吸附以及恒速压汞... 渤海湾盆地南堡凹陷沙一段湖相页岩发育,是重要的页岩油富集层系。为弄清沙一段页岩孔隙发育特征并定量表征页岩孔隙结构非均质性,指导页岩油勘探选区,利用全岩X-衍射、总有机碳、岩石热解、场发射扫描电镜、低温氮气吸附以及恒速压汞等实验技术,结合分形理论,分析了南堡凹陷沙一段页岩储层样品的矿物成分、地球化学特征、孔隙结构特征等。研究表明:①南堡凹陷沙一段主要发育长英质页岩和混合质页岩,孔隙类型多样,以狭缝状、平行板状及锥状孔隙为主;②沙一段页岩孔径分布范围较大,主要发育介孔与宏孔,孔隙与喉道分选差异性大;③沙一段页岩孔隙结构分形维数D1与D2变化范围分别为2.731~2.909与2.390~2.671,平均值分别为2.792与2.519,孔隙结构复杂性和非均质性明显,介孔较宏孔孔隙结构更为复杂;④总有机碳含量、热演化程度及长英质矿物含量的增加有利于介孔发育,并增强介孔孔隙结构的非均质性,宏孔发育及其非均质性则随着长英质矿物及碳酸盐质矿物含量增加而增强。 展开更多
关键词 湖相页岩 孔隙结构 分形特征 沙一段 南堡凹陷
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川东南地区志留系石牛栏组海相页岩储层孔隙结构特征及油气地质意义
2
作者 王斌 过敏 +5 位作者 施泽进 王勇 金鑫 曾垚 马小刚 邓豪爽 《成都理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期674-688,共15页
四川盆地东南地区志留系石牛栏组海相页岩储层具有良好的气测显示,是四川盆地油气勘探的潜在层位,但其储层孔隙结构特征不明,制约了油气勘探开发。通过全岩X-射线衍射、氩离子抛光-扫描电镜、低温氮气吸附和核磁共振等测试手段,对川东... 四川盆地东南地区志留系石牛栏组海相页岩储层具有良好的气测显示,是四川盆地油气勘探的潜在层位,但其储层孔隙结构特征不明,制约了油气勘探开发。通过全岩X-射线衍射、氩离子抛光-扫描电镜、低温氮气吸附和核磁共振等测试手段,对川东南地区石牛栏组页岩储层进行孔隙结构特征研究。结果表明:(1)川东南地区石牛栏组页岩储层孔隙类型以有机质孔和无机孔为主,发育少量微裂缝,孔隙形态以狭缝状、墨水瓶状和楔状为主;(2)储层Brunauer-Emmett-Teller比表面积为5.17~16.67 m^(2)/g;孔体积为(2.55~52.59)×10^(-3)cm^(3)/g,主要受微孔和介孔控制,2~10 nm的介孔最为发育,平均孔体积占比为46.82%,2 nm以下的微孔较为发育,平均孔体积占比为23.65%;(3)总有机碳质量分数是控制石牛栏组页岩孔隙结构的主要因素,矿物质量分数则通过影响有机质富集间接控制储层的孔隙结构,其中黏土矿物的发育有利于有机质吸附,过高的脆性矿物输入则会稀释有机质富集;(4)石牛栏组页岩储层的优势岩相为黏土质页岩,孔隙形态和孔径分布与五峰组-龙马溪组、大隆组等优质页岩储层相似,具有良好的勘探潜力,总有机碳质量分数较高的区域是下一步页岩气重点勘探区。研究结果可为川东南地区石牛栏组页岩气勘探潜力评价提供参考。 展开更多
关键词 川东南地区 石牛栏组 有机质孔 孔隙结构 分形特征
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深层致密砂岩微观孔喉结构对气水相渗的控制机理
3
作者 周露 卓勤功 +5 位作者 罗翔 公言杰 成友友 胡旭 王锦洲 章国威 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第1期128-136,共9页
深层致密砂岩储层的孔隙结构复杂、非均质性强,孔隙微观参数对气水相渗特征的影响因素难以确定。以分形几何理论为基础,结合岩心压汞法、核磁共振T2谱测试及微米CT扫描结果获取了储层微观孔喉参数及各尺度分形维数,通过可动气体孔隙度... 深层致密砂岩储层的孔隙结构复杂、非均质性强,孔隙微观参数对气水相渗特征的影响因素难以确定。以分形几何理论为基础,结合岩心压汞法、核磁共振T2谱测试及微米CT扫描结果获取了储层微观孔喉参数及各尺度分形维数,通过可动气体孔隙度和最大气相相对渗透率,讨论了分形维数、微观孔喉结构参数对气水相渗特征的控制机理。结果表明,压汞和核磁共振分形曲线具有明显的“三段式”特征,且储层总分形维数描述气水共存时渗流及可动流体分布状况更精细;最大进汞饱和度、平均孔喉半径、储层总分形维数及排驱压力对气体渗流时的可动气体孔隙度影响较为显著;平均孔喉半径对气体渗流时的最大有效气相相对渗透率影响较为显著。在明确微观孔喉结构对气水相渗的控制机理后,可以为产水气藏高效开发提供有力指导。 展开更多
关键词 深层致密砂岩 分形维数 微观孔喉 影响因素 气水相渗特征
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马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及其破坏前兆特征
4
作者 李彦荣 王智斌 +2 位作者 孙晓慧 何晟迪 赵鉴菠 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期171-179,共9页
目的为研究单轴压缩条件下马兰黄土变形破坏过程的有效前兆信息,进行马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及破坏前兆特征分析。方法对马兰黄土试样开展单轴压缩试验,采集试样变形破坏全过程的应力-应变和声发射信息,分析受压破坏过程中声... 目的为研究单轴压缩条件下马兰黄土变形破坏过程的有效前兆信息,进行马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及破坏前兆特征分析。方法对马兰黄土试样开展单轴压缩试验,采集试样变形破坏全过程的应力-应变和声发射信息,分析受压破坏过程中声发射信号的演化规律。结果结果表明,干燥马兰黄土变形破坏过程中有明显声发射信号产生,声发射振铃计数与试样变形破坏阶段展现出良好的对应关系;随着含水率增加,声发射信号的规律性逐渐减弱。干燥条件下,声发射振铃计数在临近峰值强度时呈现快速增大趋势,试样破坏前亦出现振铃计数峰值,表明马兰黄土单轴压缩条件下声发射异常超前于轴向应变,利用声发射监测预测马兰黄土的破坏是可行的。声发射信号RA-AF值的分布特征可反映马兰黄土变形破坏过程中的裂纹扩展模式,其中剪切破坏为试样主要破坏形式;峰值强度前,声发射分形维数与b值突降,高频信号消失,低频信号突增,高能量信号呈明显向低频区域大幅度运移的发展态势,反映了马兰黄土试样受压破坏过程中小尺度微破裂向大尺度破裂的演化过程。结论可将声发射振铃计数峰值点、分形维数与b值突降点、声发射信号的“高频消失,低频突升”作为马兰黄土破坏前兆特征点。 展开更多
关键词 马兰黄土 声发射 振铃计数 分形维数 频谱特征
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高速冲击下岩石劈裂力学特性及破坏特征分析 被引量：1
5
作者 燕磐 赵光明 +3 位作者 许文松 周俊 汪聪聪 武新文 《中国矿业》 北大核心 2025年第3期205-214,共10页
为探究不同冲击荷载下砂岩的力学特性和破坏机理,利用分离式SHPB试验系统开展了不同冲击荷载下砂岩动态劈裂试验,分析砂岩的应力-应变曲线,阐述砂岩基本力学性质,并结合数字图像相关法(DIC),确定中间主应变场演化情况,探究砂岩的破坏模... 为探究不同冲击荷载下砂岩的力学特性和破坏机理,利用分离式SHPB试验系统开展了不同冲击荷载下砂岩动态劈裂试验,分析砂岩的应力-应变曲线,阐述砂岩基本力学性质,并结合数字图像相关法(DIC),确定中间主应变场演化情况,探究砂岩的破坏模式,并对破碎岩块进行分型处理,分析了砂岩受拉伸破坏后的破碎程度。研究结果表明:砂岩的动态应力-应变曲线分为弹性变形阶段、塑性阶段和破坏阶段。砂岩的破坏模式是首先在初始受力处形成应力集中区,沿应力波方向贯穿试样,整体上发生拉伸破坏。原生裂纹始终参与破坏,随着载荷增加,加剧了原生裂纹在破坏中的作用,试样所受的动能也随之增大,使得试样内部积聚的应变能快速释放,造成原生裂隙发育更加彻底,与新生裂隙的相互连接、不断贯通作用更加显著,从而产生了明显的剪切破坏。基于分形理论,随着载荷的增加,砂岩的破碎程度也更为剧烈,当载荷进一步增加,砂岩的破碎程度逐渐趋于稳定。本文研究为学习岩石动态力学特征及应用提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 SHPB 动态力学特征 DIC 破坏演化特征 分形维数
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炭质泥岩填料击实特性及颗粒破碎研究 被引量：2
6
作者 付宏渊 杨海涛 +3 位作者 曾铃 吴二鲁 文伟 周鑫洋 《土木工程学报》 北大核心 2025年第3期113-124,共12页
文章为探究炭质泥岩路基填料的击实性能及击实前后级配变化规律,引入分形理论,推导良好级配范围内的分形维数,通过室内击实和筛分试验研究炭质泥岩填料击实特性和颗粒破碎行为,最后基于能量守恒原理建立炭质泥岩路基填料击实过程中的能... 文章为探究炭质泥岩路基填料的击实性能及击实前后级配变化规律,引入分形理论,推导良好级配范围内的分形维数,通过室内击实和筛分试验研究炭质泥岩填料击实特性和颗粒破碎行为,最后基于能量守恒原理建立炭质泥岩路基填料击实过程中的能量耗散模型。研究结果表明:当分形维数为2.135时,炭质泥岩填料达到最佳填筑级配。分形维数、最大粒径、含水率和击实次数是影响炭质泥岩填料颗粒破碎的重要因素,其中填料的分形维数对颗粒破碎率的影响最为显著。炭质泥岩填料击实后的粒径分布具有良好的分形特征,考虑到炭质泥岩击实过程中的颗粒破碎及良好级配的分形维数范围,建议对于最大粒径在20mm以内的路基填料,其合理的分形维数控制在1.78至2.60之间。通过能量耗散模型发现,炭质泥岩表面能增加速率随击实次数的增加而减少,击实过程中填料对击实能的利用率呈指数衰减。鉴于当击实次数达到70次时,炭质泥岩填料表面能几乎不再增加,建议在室内开展击实试验时炭质泥岩填料的击实次数不宜超过70次,以免造成时间和经济上的浪费。 展开更多
关键词 道路工程 炭质泥岩 分形维数 击实特性 颗粒破碎 能量耗散
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侧限条件下断层破碎岩体变形及渗流侵蚀特性 被引量：2
7
作者 孙文斌 田殿金 +3 位作者 马诚 薛彦超 杨灿 朱开鹏 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期193-203,共11页
【目的】我国大部分矿区进入深部开采阶段,复杂的深部水文地质条件和显著增加的隐蔽致灾因素以及断层的存在加大了矿井突水事故的风险。【方法】利用破碎岩石变形–渗流试验系统,研究断层破碎岩体的承压变形与渗流侵蚀特性,通过分析侧... 【目的】我国大部分矿区进入深部开采阶段,复杂的深部水文地质条件和显著增加的隐蔽致灾因素以及断层的存在加大了矿井突水事故的风险。【方法】利用破碎岩石变形–渗流试验系统,研究断层破碎岩体的承压变形与渗流侵蚀特性,通过分析侧限轴向压缩条件下级配组合、饱水状态和渗透水压3个因素对破碎岩体变形-渗流特性的影响,进一步研究破碎岩体岩样颗粒流失特征、空隙结构及渗透参数变化的时变规律。【结果和结论】结果表明:(1)破碎岩样峰值应变随着级配指数n的增加而增大。饱水状态下相同级配的岩样在相同应力下的应变增量值比干燥状态下大。(2)流失颗粒质量与时间的拟合曲线呈指数增长函数关系,流失颗粒质量与侧限轴向应力成反比。次生颗粒质量随着轴向荷载的增大而增大。(3)岩样空隙率的演变趋势与其粒径级配密切相关。级配指数n与岩样的整体空隙率呈正相关关系。加载渗透前后相比,分形维数D与n成反比,细小粒径颗粒的质量增加,大粒径颗粒的质量降低。加载渗透后的岩样分形维数有较大的增量。(4)断层内承压水导升过程宏观上可分为承压水导升初期、导水溃砂通道扩展和发育成熟阶段,细观上可分为岩体浸水软化、错位挤压、变形开裂、破碎剥离的发育过程。研究成果可为断层突水灾害演化规律研究提供试验数据和理论依据。 展开更多
关键词 断层破碎带 颗粒流失 空隙结构 分形特征 变形规律 断层突水
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基于MIP和SEM的构造区煤系碳酸盐岩微观结构定量表征 被引量：1
8
作者 李魁 贾圆 +4 位作者 韩艳龙 雷飞 林芳豪 汪添翼 陈伟 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期204-214,共11页
为了深入了解陕西澄合矿区百良旭升煤矿构造区碳酸盐岩的微观孔隙结构和分形特征,采用了压汞(MIP)和扫描电镜(SEM)试验技术,通过对不同深度碳酸盐岩样品进行MIP和SEM分析,并绘制了双log散点图,结合分形理论计算了碳酸盐岩样品的孔隙结... 为了深入了解陕西澄合矿区百良旭升煤矿构造区碳酸盐岩的微观孔隙结构和分形特征,采用了压汞(MIP)和扫描电镜(SEM)试验技术,通过对不同深度碳酸盐岩样品进行MIP和SEM分析,并绘制了双log散点图,结合分形理论计算了碳酸盐岩样品的孔隙结构分形维数,并分析了其与孔隙度的相关性。研究结果表明,MIP能够提供碳酸盐岩样品孔隙大小的分布信息,但是无法直接揭示孔隙形态的复杂性;SEM孔隙提取技术能够提供碳酸盐岩样品孔隙形态的高分辨率图像,从而有效表征碳酸盐岩样品的孔隙结构复杂性,且孔隙形态的分形维数与其复杂性呈正相关。通过结合MIP和SEM数据,能够更加全面地分析碳酸盐岩的孔隙结构特征。 展开更多
关键词 煤系碳酸盐岩 微观结构 压汞试验 扫描电镜 分形特征
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多尺度联合表征的低阶煤不同宏观煤岩成分孔隙特征差异
9
作者 祝浩冉 陈跃 +5 位作者 王怀厂 马东民 李国富 季长江 王馨 石金波 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第2期404-418,共15页
为探究低阶煤不同宏观煤岩成分孔隙特征差异,以黄陇侏罗纪煤田园子沟井田延安组低阶煤为研究对象,运用高压压汞试验、液氮吸附、二氧化碳吸附、核磁共振及扫描电镜等方法对比分析低煤阶镜煤和暗煤的孔隙特征差异。结果表明:镜煤微米级... 为探究低阶煤不同宏观煤岩成分孔隙特征差异,以黄陇侏罗纪煤田园子沟井田延安组低阶煤为研究对象,运用高压压汞试验、液氮吸附、二氧化碳吸附、核磁共振及扫描电镜等方法对比分析低煤阶镜煤和暗煤的孔隙特征差异。结果表明:镜煤微米级孔隙不发育,但是镜煤性脆,在内外应力作用下易发生破裂产生微裂隙,而暗煤微米级孔隙则相对发育,主要为原生纤维结构和胞腔孔,偶见原生屑间孔和气孔;暗煤的有效孔隙度明显大于镜煤,煤中部分孔隙是闭孔和不连通孔隙,暗煤孔隙的连通性优于镜煤;镜煤的孔隙体积和比表面积均大于暗煤,镜煤的微孔和裂隙发育,而暗煤的介孔较为发育;在相对压力小于0.5阶段,镜煤介孔的分形维数小于暗煤,镜煤孔隙表面比暗煤平滑;基于压汞法计算大孔的分形维数发现,在孔径50~1000 nm区间,镜煤大孔的分形维数大于暗煤,镜煤大孔结构更加复杂,在孔径>1000 nm区间,镜煤的平均分形维数小于暗煤,镜煤裂隙发育,渗流能力较强。研究成果对进一步认识煤的孔隙结构特征以及对煤层气的吸附解吸机理研究具有重要意义。 展开更多
关键词 宏观煤岩成分 低阶煤 孔隙特征 联合表征 分形维数
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动静荷载下含瓦斯煤能量耗散与破碎特征试验研究
10
作者 刘怀谦 赵洪宝 +4 位作者 王磊 马庆 于美鲁 胡浩 王春华 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3488-3503,共16页
为探究动静荷载下含瓦斯煤能量耗散与破碎特征,利用自主研制的可视化含瓦斯煤动静组合加载试验系统,开展了不同冲击速度与轴压比条件下含瓦斯煤冲击试验,探究含瓦斯煤破裂能量演化特征与耗能特性,探讨碎屑弹射机制及其分布特征,以期阐... 为探究动静荷载下含瓦斯煤能量耗散与破碎特征,利用自主研制的可视化含瓦斯煤动静组合加载试验系统,开展了不同冲击速度与轴压比条件下含瓦斯煤冲击试验,探究含瓦斯煤破裂能量演化特征与耗能特性,探讨碎屑弹射机制及其分布特征,以期阐明含瓦斯煤耗能密度与碎屑分形间的内在联系。结果表明:(1)含瓦斯煤冲击过程能量转化具有同步性,且耗散能时程曲线与煤体变形阶段相对应,即当含瓦斯煤丧失承载能力时,动态应力-应变曲线形态为抛物线型,耗散能时程曲线划分为弹性储能、弹塑性耗能、塑性耗能与能量释放阶段;特别地,当轴压导致含瓦斯煤处于弹塑性或塑性状态时,耗散能时程曲线可直接划分为弹塑性或塑性耗能阶段与能量释放阶段;当含瓦斯煤仍具有承载能力时,动态应力-应变曲线形态为倒钩型,耗散能时程曲线划分为弹性储能、弹塑性耗能、塑性耗能与耗散能回弹阶段,耗散能回弹阶段可导致煤壁片帮或巷道岩爆。(2)含瓦斯煤耗散能随冲击速度升高而增大,耗能占比基本恒定,其值介于31.1%~34.0%,碎屑分维随耗能密度升高呈指数增长;存在临界轴压比使耗散能与耗能占比呈先下降后上升趋势,碎屑分维随耗能密度变化具有分段性,当试样处于持续储能阶段,碎屑分维随耗能密度的增加而降低;当试样处于持续释能阶段,碎屑分维随耗能密度的增加而升高,此时轻微动力扰动即可导致煤岩失稳。研究丰富了煤岩瓦斯动力灾害诱发机制的基础理论,可为煤岩瓦斯动力灾害的监测、预警以及防治技术提供理论支撑。 展开更多
关键词 动静荷载 含瓦斯煤 变形阶段 能量耗散 破碎特征
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基于压汞法和低温液氮法孔隙分析的两淮煤孔隙结构及分形特征
11
作者 王志强 刘会虎 +2 位作者 范正谱 丁海 徐宏杰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第10期4058-4066,共9页
为了对比分析两淮煤的孔隙结构特征的差异,以淮南矿区刘庄矿13煤和淮北矿区祁东矿7煤为研究对象,运用压汞法和低温液氮吸附法对其孔隙结构进行分析,采用分形理论对其孔隙结构进行了分形研究,对比分析了淮南淮北煤孔隙结构的差异。压汞... 为了对比分析两淮煤的孔隙结构特征的差异,以淮南矿区刘庄矿13煤和淮北矿区祁东矿7煤为研究对象,运用压汞法和低温液氮吸附法对其孔隙结构进行分析,采用分形理论对其孔隙结构进行了分形研究,对比分析了淮南淮北煤孔隙结构的差异。压汞结果表明,刘庄13煤总孔容和总比表面积分别为3.488 mL/g、0.020 m^(2)/g,祁东7煤为4.926 mL/g和0.027 m^(2)/g,祁东煤样孔容均更大。二者孔容均大孔孔容最大,中孔最小。低温液氮吸附结果表明,刘庄13煤微孔比表面积比为76.25%,微孔最为发育。祁东7煤小孔比表面积比为79.79%,小孔最为发育。分形分析表明两者均有分形特征,通过压汞孔隙数据分形,刘庄13煤和祁东七煤孔径大于100 nm的孔隙分形维数分别为2.8056和2.7567,通过对低温液氮吸附孔隙数据分形,刘庄13煤和祁东七煤孔径小于100 nm的孔隙分形维数分别为2.7275和2.0372,均处于2~3范围内。表明刘庄13煤孔隙结构更为复杂和不均匀,尤其在小孔和微孔范围内分形维数差异更大。可能与显微组分和矿物含量的差异有关,其中镜质组是煤中主要的气孔发育成分,含量与孔隙分形维数成正相关。壳质组和惰质组不是气孔发育的主要成分,两者含量与孔隙分形维数成负相关。矿物分布不均可能增加了煤孔隙结构的不均匀性和复杂性,因此两淮煤样中各矿物含量与分形维数均变现为正相关。 展开更多
关键词 压汞法 低温液氮吸附法 孔隙特征 分形维数
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高温后花岗岩-混凝土组合体动态压缩破坏特征与能量耗散研究
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作者 章欣宇 蒲传金 +4 位作者 周航 韩森 冉正熙 李小双 肖定军 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第5期1646-1655,共10页
为探究高温后花岗岩-混凝土组合体的动态破坏特征及能量耗散特征,采用分离式霍普金森压杆(SHPB),以温度(20、200、400、600℃)和冲击速度(8、10、12 m/s)为变量,开展组合体动态压缩试验。结果表明:高温显著降低了组合体的动态抗压强度,... 为探究高温后花岗岩-混凝土组合体的动态破坏特征及能量耗散特征,采用分离式霍普金森压杆(SHPB),以温度(20、200、400、600℃)和冲击速度(8、10、12 m/s)为变量,开展组合体动态压缩试验。结果表明:高温显著降低了组合体的动态抗压强度,且随着温度的升高,组合体冲击破碎程度加剧;特别是在600℃加热后,组合体动态抗压强度较20℃下降39.64%及以上;冲击速度的增加导致组合体动态抗压强度和能耗密度提高,存在显著的应变率效应;平均破碎粒径与冲击速度和能耗密度呈负相关,即更高的冲击速度导致更细小的破碎粒径;分形维数的变化规律揭示了高温和冲击速度对组合体破坏模式的影响,其中600℃时的分形维数达到最大值,反映出高温加剧了组合体内部结构的损伤。研究结果对于理解和预测高温环境下岩石-混凝土结构的动态响应具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 花岗岩-混凝土组合体 高温损伤 动态抗压强度 耗能特征 分形维数
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台风气候下低矮建筑屋面实测风压的分形特征
13
作者 崔炳唱 黄鹏 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期94-102,共9页
在中国东南沿海地区,台风造成的损失主要是由于低矮建筑的破坏,台风期间屋面风压的特性具有重要的工程价值.基于物理学的分形理论,对风压脉冲信号的分形特征展开研究.依托同济大学浦东实测基地,以2011年台风“梅花”期间低矮双坡实测房... 在中国东南沿海地区,台风造成的损失主要是由于低矮建筑的破坏,台风期间屋面风压的特性具有重要的工程价值.基于物理学的分形理论,对风压脉冲信号的分形特征展开研究.依托同济大学浦东实测基地,以2011年台风“梅花”期间低矮双坡实测房屋面风压数据和近地面风速数据为样本,采用盒子计数法估计风压时程序列的分形维数.论证了分形维数值和风压脉动强弱的正相关性.分析了屋盖全区域的分形特征以及屋盖坡角和来流方向等对分形特征的影响.结果表明,台风气候下屋面风压是反持久性时间序列,全屋面区域测点风压分形维数的平均值是1.700.建筑坡角和来流方向对屋面风压的分形特征影响较大,分形维数的峰值出现在远离来流的向风面山墙区域,局部低值出现在屋脊的中心区域.对分形特征和非高斯性的相关性进行了分析,分形维数与峰度系数之间负相关性较强,在0°坡角下二者负相关系数为-0.509. 展开更多
关键词 建筑屋盖 现场实测 分形特征 反持久性 台风
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砂岩剪切破裂面形貌特征及粗糙度各向异性
14
作者 朱谭谭 朱焕焕 +4 位作者 李昂 宗西垒 孙旭亮 宿钟鸣 何信 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期239-248,共10页
岩体破裂面的形态特征是影响其剪切滑移破坏的重要因素,法向应力是岩体剪切破裂面形态特征的重要影响因素.为研究法向应力对砂岩剪切破裂面形貌特征和粗糙度的影响,首先开展了砂岩双面剪切试验,获得不同法向应力作用下砂岩剪切破裂面,... 岩体破裂面的形态特征是影响其剪切滑移破坏的重要因素,法向应力是岩体剪切破裂面形态特征的重要影响因素.为研究法向应力对砂岩剪切破裂面形貌特征和粗糙度的影响,首先开展了砂岩双面剪切试验,获得不同法向应力作用下砂岩剪切破裂面,然后对直剪试验中形成的剪切破裂面进行三维光学扫描,最后对不同法向应力作用下砂岩剪切破裂面进行三维重构.分析了法向应力对剪切破裂面粗糙高度特征参数的影响,基于各向异性参数研究了砂岩剪切破裂面粗糙度各向异性特征,研究了砂岩剪切破裂面分形特征与粗糙度的关系.结果表明,砂岩剪切破裂面粗糙高度期望值、标准差、均值和最大起伏差都随法向应力的增大而增大;剪切破裂面粗糙度表现出显著的各向异性,随着与剪切方向夹角的增大,砂岩剪切破裂面粗糙度先减小后增大;法向应力为压应力时,剪切破裂面粗糙度在与剪切方向成75°~90°时取得最小值;剪切破裂面粗糙度极差和各向异性参数随法向应力的增大逐渐增大,剪切破裂面各向异性特征增强;砂岩剪切破裂面分形维数与粗糙度呈幂函数关系. 展开更多
关键词 剪切破裂面 形貌特征 粗糙度 各向异性 分形维数
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考虑磨合的变角减速器齿面形貌模拟及振动特性分析
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作者 高云龙 张涛 +2 位作者 崔宇飞 胡潇童 董皓 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第7期166-173,共8页
为研究磨合对变角减速器齿面形貌及振动特性的影响,首先,采用结构函数法计算磨合后齿面的分形参数,并结合分形理论与齿轮渐开线方程,模拟实际粗糙齿面的形貌特征;其次,建立了一个包含16自由度的弯-扭-轴耦合的锥齿轮-转子-轴承动力学模... 为研究磨合对变角减速器齿面形貌及振动特性的影响,首先,采用结构函数法计算磨合后齿面的分形参数,并结合分形理论与齿轮渐开线方程,模拟实际粗糙齿面的形貌特征;其次,建立了一个包含16自由度的弯-扭-轴耦合的锥齿轮-转子-轴承动力学模型,该模型考虑了齿面形貌、时变啮合刚度等因素;再次,通过势能法结合微凸体分布函数计算时变啮合刚度,分析磨合前后刚度的变化规律,并利用分形函数构造齿轮粗糙啮合间隙;最后,采用龙格-库塔(Runge-Kuta)数值积分法求解模型,并通过试验验证,对比磨合前后系统的振动特性变化规律。结果表明,基于结构函数法计算的分形参数能够有效模拟变角减速器微观齿面的微观形貌。磨合过程显著改变了齿面形貌,降低了齿面粗糙度和齿轮啮合间隙,同时减少了时变啮合刚度。随着齿面粗糙度的降低,系统啮合频率的幅值明显下降,振动特性得以显著改善。试验结果与理论分析有较好的一致性,为变角减速器磨合工艺的研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 结构函数法 分形理论 锥齿轮-转子-轴承 动力学 振动特性
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高压气体破岩振动信号混沌分形特征研究
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作者 付晓强 俞缙 +2 位作者 戴良玉 彭仪欣 邵艺强 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第4期618-628,共11页
为探究高压气体破岩振动信号的非线性混沌分形特征,研发新型破岩气体发生器并选取岩性稳定的石灰岩露天矿场开展气体破岩试验,采用高速摄影呈现破岩过程并监测振动效应,精细化提取破岩振动信号的非线性特征。结果表明:相较于乳化炸药爆... 为探究高压气体破岩振动信号的非线性混沌分形特征,研发新型破岩气体发生器并选取岩性稳定的石灰岩露天矿场开展气体破岩试验,采用高速摄影呈现破岩过程并监测振动效应,精细化提取破岩振动信号的非线性特征。结果表明:相较于乳化炸药爆破,高压气体破岩具有高频低幅特征,其信号分形盒维数值更小且频域分布更为有限,多重分形谱开口宽度更窄且能量分布奇异性更小;随着频率的降低,气体破岩信号中包含的优势模态分量混沌吸引子在二维相平面中的轨迹表现为长轴与短轴比逐渐减小的椭圆轨迹,最终汇聚在椭圆中心稳固点附近,具有典型的混沌动力特征。研究结果为双碳目标下矿岩的安全高效开采和灾害评估提供了探索性思路。 展开更多
关键词 破岩气体发生器 破岩振动 分形特征 混沌吸引子 时频分析
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基于核磁共振技术的砂岩孔隙结构冻融损伤演化规律试验研究 被引量：1
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作者 王文通 郭沙 +2 位作者 李治兴 李治国 刘传举 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第1期114-126,共13页
为研究寒区受冻融影响砂岩的细观和微观孔隙结构损伤特性,以砂岩作为研究对象,基于核磁共振试验,获得了砂岩在不同冻融循环次数下的岩石质量、孔隙度和T_(2)谱曲线分布特征;结合分形理论与Coats渗透率模型,讨论了冻融作用下岩石孔隙和... 为研究寒区受冻融影响砂岩的细观和微观孔隙结构损伤特性,以砂岩作为研究对象,基于核磁共振试验,获得了砂岩在不同冻融循环次数下的岩石质量、孔隙度和T_(2)谱曲线分布特征;结合分形理论与Coats渗透率模型,讨论了冻融作用下岩石孔隙和孔喉变化规律,建立了不同孔隙结构、孔隙分形维数、渗透率及孔隙度之间的相互作用关系,揭示了对冻融损伤影响最大的孔隙类型。结果表明:砂岩孔径呈三峰分布,随着冻融循环次数的增加,岩石质量、孔隙度和T_(2)谱峰值增大;小孔(T_(2)<3,ms)体积维持动态稳定,中孔(3<T_(2)<33,ms)和大孔(T_(2)>33,ms)体积呈线性增长;分形维数与循环次数呈负相关关系;大孔分形维数(D_(b))与孔隙度、渗透率均呈线性递减;大孔隙及与之连接的孔喉扩展,孔隙结构复杂程度降低,连通性增强,试样孔隙结构损伤加剧。 展开更多
关键词 冻融循环 核磁共振(NMR) 孔隙特征 分形维数 孔喉 渗透率 砂岩孔隙结构
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深部中阶煤孔结构的压汞—液氮联合表征及孔隙分形特征
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作者 李奇 吴勇 乔磊 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期130-142,共13页
为研究深部中阶煤的孔隙结构特征与孔隙分形规律,利用压汞法和液氮吸附法对沈阳红阳三矿、开滦林西矿、淮南新集二矿和平顶山平煤六矿等典型深部开采矿区的主采煤层煤样进行了孔径、孔容、比表面积等参数测试,基于Menger海绵模型和FHH... 为研究深部中阶煤的孔隙结构特征与孔隙分形规律,利用压汞法和液氮吸附法对沈阳红阳三矿、开滦林西矿、淮南新集二矿和平顶山平煤六矿等典型深部开采矿区的主采煤层煤样进行了孔径、孔容、比表面积等参数测试,基于Menger海绵模型和FHH模型进行了孔隙分形规律的研究。结果表明:(1)基于压汞法的孔隙结构参数测试中平均孔径31.10~34.70 nm,总孔容0.0483~0.0594 mL/g,总比表面积5.5909~7.6528 m^(2)/g,得出典型深部开采矿区的主采煤层孔隙发育比较接近;孔容分布以大孔孔容占主导,微孔与过渡孔孔容比重相当,中孔的孔容分布相对较小,表明大孔孔隙连通性较好,中孔较为闭塞;比表面积分布以微孔为主,占比达70%以上,而中孔和大孔的比重甚微,可见微孔吸附能力最强,不利于深部煤层瓦斯治理;Menger海绵模型分形维数介于2.6~3之间,表明孔隙形状很不规则,孔隙较为复杂,整体上孔隙表面较为粗糙。(2)基于液氮吸附法测试的有效孔径范围为3~177 nm,总孔容与比表面积不同的矿区差异明显,孔容分布以过渡孔和中孔为主,微孔分布较低,大孔为0,表明利用液氮吸附法对于中孔、过渡孔有很好的表征,而难以表征大孔结构,且微孔的孔隙连通性较差;比表面积分布中主要为过渡孔、微孔和中孔,大孔为0,其中以过渡孔为主,且其吸附能力也较强;FHH模型分形维数介于2.0~2.7,结构较为简单规则。(3)讨论了深部中阶煤孔隙结构差异性,其中压汞法和液氮法的孔隙结构参数(比表面积、孔容)随埋深的增加均呈非线性的凹曲线变化;Menger海绵模型与FHH模型分形维数则随埋深的增加呈凸曲线的变化趋势。 展开更多
关键词 深部中阶煤 压汞法 液氮吸附法 孔径结构 孔隙分形
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腾格里沙漠两种白刺生境土壤粒度和养分的评价
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作者 赵龙飞 秦富仓 +5 位作者 董晓宇 赵恺 董菲菲 马慧 弥宏卓 王志强 《水土保持通报》 北大核心 2025年第3期213-223,共11页
[目的]探究不同生境下灌丛土壤结构与养分的差异性,为沙漠地区综合治理及植被营建工作提供科学参考。[方法]选取腾格里沙漠东部沙地、盐碱地两种生境下白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆为研究对象,对其土壤粒径组成及土壤养分含量进... [目的]探究不同生境下灌丛土壤结构与养分的差异性,为沙漠地区综合治理及植被营建工作提供科学参考。[方法]选取腾格里沙漠东部沙地、盐碱地两种生境下白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆为研究对象,对其土壤粒径组成及土壤养分含量进行分析。[结果]①沙地、盐碱地白刺灌丛沙堆土壤粒径均以细砂为主,分别占总含量的55.03%~74.21%,44.71%~72.83%,土壤分选性均极好;②白刺灌丛沙堆在盐碱地(1.86~2.32)土壤分形维数显著高于沙地(1.62~1.72)。分形维数从白刺灌丛沙堆顶部到坡脚均呈现出减小的趋势,而随着土层深度的增加同样呈现减小的趋势。③盐碱地白刺灌丛沙堆土壤全氮(TN)(3.35~4.24 g/kg)、全磷(TP)(0.11~0.26 g/kg)、全钾(TK)(0.44~0.65 g/kg)显著高于沙地白刺灌丛沙堆土壤TN(1.48~3.43 g/kg)、TP(0.10~0.22 g/kg)、TK(0.30~0.61 g/kg)含量,且与细颗粒含量呈正相关性,与粗颗粒含量呈负相关。[结论]白刺灌丛对土壤环境的适应与改良能力在不同生境下具有不同的表现形式,沙地与盐碱地生境下白刺灌丛土壤颗粒组成与土壤养分含量存在相关性,因此可以通过增加土壤细颗粒含量改善土壤养分条件。 展开更多
关键词 白刺灌丛沙堆 土壤粒径 养分特征 分形维数
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寒区相变混凝土抗压强度与分形特性关联性分析
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作者 陶志金 董敏琪 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第6期2511-2520,共10页
利用相变材料和载体材料制备相变颗粒,替代混凝土骨料以制备相变混凝土是一种提升寒区混凝土耐久性的新型技术。为研究相变混凝土抗压强度与其孔隙特征之间的关联性,以正十四烷(n-tetradecane,C14)和膨胀珍珠岩(expanded perlite,EP)为... 利用相变材料和载体材料制备相变颗粒,替代混凝土骨料以制备相变混凝土是一种提升寒区混凝土耐久性的新型技术。为研究相变混凝土抗压强度与其孔隙特征之间的关联性,以正十四烷(n-tetradecane,C14)和膨胀珍珠岩(expanded perlite,EP)为原材料,制备一种水泥包封的新型相变颗粒(EPC14),随后等体积替换混凝土细骨料制备相变混凝土(phase change concrete,PCC-EPC14),对制备的相变混凝土开展50、100、150、200次冻融循环试验,然后采用单轴压缩试验与核磁共振试验测试相变混凝土的抗压强度与孔隙特征,最后利用分形理论计算相变混凝土的NMR(nuclear magnetic resonance)分形维数,分析抗压强度与NMR分形维数之间的关系。结果表明:相变颗粒与混凝土细骨料的最优体积替代比约为20%,此时,经历200次冻融循环后相变混凝土的NMR分形维数最大,孔隙度最小,抗压强度最大;此外,相变混凝土抗压强度与其NMR分形维数呈正比例关系,与弛豫时间信号面积呈反比例关系。 展开更多
关键词 相变混凝土 分形特征 抗压强度 冻融循环
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