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Calculating changes in fractal dimension of surface cracks to quantify how the dynamic loading rate affects rock failure in deep mining 被引量:31
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作者 GAO Ming-zhong ZHANG Jian-guo +3 位作者 LI Sheng-wei WANG Man WANG Ying-wei CUI Peng-fei 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第10期3013-3024,共12页
The split-Hopkinson pressure bar(SHPB)and digital image correlation(DIC)techniques are combined to analyze the dynamic compressive failure process of coal samples,and the box fractal dimension is used to quantitativel... The split-Hopkinson pressure bar(SHPB)and digital image correlation(DIC)techniques are combined to analyze the dynamic compressive failure process of coal samples,and the box fractal dimension is used to quantitatively analyze the dynamic changes in the coal sample cracks under impact load conditions with different loading rates.The experimental results show that the fractal dimension can quantitatively describe the evolution process of coal fractures under dynamic load.During the dynamic compression process,the evolution of the coal sample cracks presents distinct stages.In the crack propagation stage,the fractal dimension increases rapidly with the progress of loading,and in the crack widening stage,the fractal dimension increases slowly with the progress of loading.The initiation of the crack propagation phase of the coal samples gradually occurs more quickly with increasing loading rate;the initial cracks appear earlier.At the same loading time point,when the loading rate is greater,the fractal dimension of the cracks observed in the coal sample is greater. 展开更多
关键词 fractal dimension loading rate impact load coal crack
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Fractal Dimension of Pore Structure of Combustible Cartridge Cases 被引量:5
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作者 肖乐勤 邹伟伟 +2 位作者 李煜 郭德惠 周伟良 《Defence Technology(防务技术)》 CAS 2012年第2期109-113,共5页
A fractal pore structure model of combustible cartridge cases was established by virtue of the fractal geometry. Pore structure information, such as backbone fractal dimension and pore fractal dimension, of four kinds... A fractal pore structure model of combustible cartridge cases was established by virtue of the fractal geometry. Pore structure information, such as backbone fractal dimension and pore fractal dimension, of four kinds of combustible cartridge case were obtained by mercury intrusion porosimetry (MIP) . The formation mechanism of fractal pore structure of combustible cartridge was studied. The results show that the backbone fractal dimension consists of the component and influenced by the component number and size of components; the pore percolation fractal dimension reflects the pore structures of components; and the fractal dimension of pore structure is positively relative to the tensile strength of combustible cartridge case. 展开更多
关键词 physical chemistry combustible cartridge case pore structure fractal dimension POROSITY
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Cloud detection from visual band of satellite image based on variance of fractal dimension
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作者 TIAN Pingfang GUANG Qiang LIU Xing 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2019年第3期485-491,共7页
Cover ratio of cloud is a very important factor which affects the quality of a satellite image, therefore cloud detection from satellite images is a necessary step in assessing the image quality. The study on cloud de... Cover ratio of cloud is a very important factor which affects the quality of a satellite image, therefore cloud detection from satellite images is a necessary step in assessing the image quality. The study on cloud detection from the visual band of a satellite image is developed. Firstly, we consider the differences between the cloud and ground including high grey level, good continuity of grey level, area of cloud region, and the variance of local fractal dimension (VLFD) of the cloud region. A single cloud region detection method is proposed. Secondly, by introducing a reference satellite image and by comparing the variance in the dimensions corresponding to the reference and the tested images, a method that detects multiple cloud regions and determines whether or not the cloud exists in an image is described. By using several Ikonos images, the performance of the proposed method is demonstrated. 展开更多
关键词 CLOUD detection VISUAL IMAGE satellite IMAGE variance of local fractal dimension (VLFD)
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煤炭地下气化顶板砂岩高温致裂规律实验研究 被引量:1
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作者 辛林 王欣 +5 位作者 牛茂斐 杨敏 李华龙 徐伟豪 尚振杰 刁垌彤 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期163-170,共8页
煤炭地下气化过程中,随着气化工作面的扩展,燃空区产生的高温会对顶板岩石造成不同程度的结构损伤。为了研究不同温度(100、200、300、400、500、600℃)造成的热损伤对砂岩声发射特征及破裂机制的影响,利用自主研发的单向加热实验设备,... 煤炭地下气化过程中,随着气化工作面的扩展,燃空区产生的高温会对顶板岩石造成不同程度的结构损伤。为了研究不同温度(100、200、300、400、500、600℃)造成的热损伤对砂岩声发射特征及破裂机制的影响,利用自主研发的单向加热实验设备,对试验过程中声发射信号进行采集分析,研究表明:累计声发射事件数与内部裂纹数的正相关性能够较好地反映砂岩宏观破坏规模,400~500℃砂岩破裂最为明显。微观上,试样各个温度快速升温阶段裂纹发展速度快,随温度升高,低频占比减少56.02%,高频占比增加57.1%,主频由低频为主转为高频为主,即砂岩破坏由晶间滑移主导转变为裂隙扩展主导。砂岩热破裂是膨胀变形、裂纹的萌生、快速发展以及裂纹持续贯通到破坏的过程。砂岩裂纹萌生,裂纹发育及裂纹非稳定发育分别对应分形维数数值变化≥0.35、-0.15~0.35、≤-0.15,分形维数曲线不规则波动阶段和突降阶段之间的突变点,可作为预测岩石热破裂时内部宏观裂隙形成的信号,为煤炭地下气化设计合理的采宽提供理论支持。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 砂岩 单向加热 声发射 裂隙演化 分形维数
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基于Talbol理论的破碎岩石压缩变形及分形特征试验研究 被引量:1
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作者 孙文斌 田殿金 +2 位作者 薛彦超 张志 陈其勇 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期61-69,共9页
为研究侧限条件下不同轴向荷载、饱水状态及粒径级配3种因素对断层破碎岩体的压缩变形及分形特征的影响,以山东星村煤矿非导水断层取出的断层岩石为试样,利用自主研制的破碎岩石变形—渗流试验系统,开展侧限条件下不同Talbol幂指数n的... 为研究侧限条件下不同轴向荷载、饱水状态及粒径级配3种因素对断层破碎岩体的压缩变形及分形特征的影响,以山东星村煤矿非导水断层取出的断层岩石为试样,利用自主研制的破碎岩石变形—渗流试验系统,开展侧限条件下不同Talbol幂指数n的级配破碎岩石压缩变形试验。研究结果表明:随着轴向载荷逐级增大,破碎岩石轴向位移量增大,压缩碎胀系数和压实度变小;相同侧限轴向荷载条件下,饱水状态试样的轴向位移量和加载终点位移累积变形量比干燥状态的更大;随着级配指数增大,加载终点位移累积变形量变大;破碎岩石的质量分布系数C随Talbol幂指数n增大而增大,且随轴向荷载的增大而减小;破碎岩石分形维数D随Talbol幂指数n增大而减小,试验后分形维数增量随Talbol幂指数n增大而增大,即岩石破碎程度愈加剧烈。根据破碎岩体力学特征与分形特征将其变形过程划分为松散堆积、错位挤压、变形开裂、研磨破碎4个阶段,在加载前期岩石变形以颗粒滑动位移为主,加载后期变形以颗粒研磨破碎为主。 展开更多
关键词 破碎岩石 轴向荷载 分形维数 Talbol指数 压缩变形
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基于相场法的三维巴西圆盘破裂行为研究 被引量:1
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作者 刘先珊 郝梓宇 +2 位作者 刘少炜 张普纲 潘玉华 《大连理工大学学报》 北大核心 2025年第2期181-190,共10页
岩石裂纹的起裂-扩展-连接过程对岩体工程安全性与稳定性至关重要.为分析岩石破裂行为,基于Griffith脆性断裂理论和变分原理建立混合相场模型.利用接触方式表征单轴压缩试验中试件与加载板之间的力传递,研究了预制裂纹倾斜角对巴西圆盘... 岩石裂纹的起裂-扩展-连接过程对岩体工程安全性与稳定性至关重要.为分析岩石破裂行为,基于Griffith脆性断裂理论和变分原理建立混合相场模型.利用接触方式表征单轴压缩试验中试件与加载板之间的力传递,研究了预制裂纹倾斜角对巴西圆盘破裂行为的影响.研究发现,裂纹在试件表面和内部的破裂行为不同步.沿圆盘厚度方向,随预制裂纹倾斜角增大,裂纹起裂位置从圆盘两侧面转移到圆盘中心.预制裂纹倾斜角对裂纹扩展速度与裂纹体积有显著影响.研究结果表明,较之二维模型,三维模型可以更加全面地反映裂纹的起裂-扩展-连接过程. 展开更多
关键词 巴西圆盘 破裂行为 分形维数
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含初始损伤饱水花岗岩的冲击破坏规律
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作者 褚怀保 陈璐阳 +3 位作者 杨小林 王东辉 魏海霞 孙博 《爆炸与冲击》 EI CAS 北大核心 2025年第1期51-64,共14页
为研究饱水和初始损伤对冲击荷载下花岗岩宏观和微观破坏特征的影响,开展了X射线衍射、霍普金森和扫描电镜试验,利用分形维数对花岗岩的破碎块度和断口形貌进行了分析,探讨了图像放大倍数对分形维数的影响,分析了冲击荷载下饱水后花岗... 为研究饱水和初始损伤对冲击荷载下花岗岩宏观和微观破坏特征的影响,开展了X射线衍射、霍普金森和扫描电镜试验,利用分形维数对花岗岩的破碎块度和断口形貌进行了分析,探讨了图像放大倍数对分形维数的影响,分析了冲击荷载下饱水后花岗岩的微观致裂机制。结果表明:饱水后花岗岩中角闪石、钠长石、微斜长石和石英的占比减少,高岭石占比显著提高;随着初始损伤的增大,花岗岩的动态峰值应力逐渐减小,而破碎程度和块度分形维数逐渐增大,且初始损伤对块度分形维数的影响大于饱水的影响;随着初始损伤的增加,断口出现更多的微裂纹和碎屑,断口图像的分形维数也逐渐增加;放大倍数在400~3200范围内时,断口图像分形维数随着图像放大倍数的增大而增加,超过3200后,分形维数减小。 展开更多
关键词 岩石动力学 矿物成分 破碎块度 断口微观形貌 分形维数
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混凝土单轴压缩表面裂纹分布的一致分形特征
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作者 吴剑锋 黄雨悦 +2 位作者 李赫赫 马德源 王彩华 《材料导报》 北大核心 2025年第4期94-100,共7页
通过分形理论对表征混凝土单轴压缩表面裂纹分布一致分形特征的单一分形维数进行了定量计算。探讨了混凝土峰值应力、峰值应变、试样尺寸、粗骨料粒径、应力水平、单位体积吸收能、脆性指标等因素与其表面裂纹分布的单一分形维数的关系... 通过分形理论对表征混凝土单轴压缩表面裂纹分布一致分形特征的单一分形维数进行了定量计算。探讨了混凝土峰值应力、峰值应变、试样尺寸、粗骨料粒径、应力水平、单位体积吸收能、脆性指标等因素与其表面裂纹分布的单一分形维数的关系。建立了基于表面裂纹分布单一分形维数的混凝土单轴压缩弹性分形损伤本构方程。结果表明,混凝土在单轴压缩条件下的表面裂纹分布具有一致分形特征,满足自相似性;单一分形维数介于1.60~1.80,且单一分形维数越大,表面裂纹分布越复杂;单一分形维数随峰值应力、峰值应变、单位体积吸收能、应力水平的增大而增大,随粗骨料粒径、试样尺寸、脆性指标的增加呈降低趋势;基于单一分形维数的混凝土弹性分形损伤本构方程,理论曲线与应力-应变试验曲线吻合良好。研究结果可为分析混凝土裂纹演化规律提供参考。 展开更多
关键词 混凝土 单轴压缩 表面裂纹 一致分形 单一分形维数 本构方程
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考虑参数不确定性的强震区危岩崩塌运动规律分析
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作者 赵海军 张家祥 +2 位作者 彭昊 王学良 马凤山 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期224-239,共16页
地震崩塌中落石的运动路径、冲击力大小和到达概率受众多因素影响,有显著的不确定性特征,在众多影响因素中,坡面形态是影响崩塌运动最重要的不确定性因子之一。本研究采用分形几何方法和不确定性理论,以云南省乐红隧道口典型危岩区为原... 地震崩塌中落石的运动路径、冲击力大小和到达概率受众多因素影响,有显著的不确定性特征,在众多影响因素中,坡面形态是影响崩塌运动最重要的不确定性因子之一。本研究采用分形几何方法和不确定性理论,以云南省乐红隧道口典型危岩区为原型,进行了坡面分形特征模拟。随后,选取坡面分形维数,坡表覆盖物,落石质量,地震烈度及落石初始高度5种影响因素,依据正交试验原理在Rocfall中展开崩塌落石模拟试验。研究结果表明:采用分形布朗运动模型法能够较好实现坡面分形特征的快速随机模拟;崩塌落石水平运动距离和最大弹跳高度受坡面分形维数、坡表覆盖物和地震烈度的显著影响,落石最大动能受坡表覆盖物和落石质量的显著影响,落石到达隧道口的概率和冲击动能受坡表覆盖物的显著影响;经验证,由多元线性回归方法得到的模型能够较好地对研究区域崩塌落石运动进行预测,可以方便快捷地估算出落石运动特征参数不确定性范围,为现场分析崩塌落石危险性及防治工程设计提供必要的参考。 展开更多
关键词 工程地质 强震崩塌 坡面形态 分形维数 参数不确定性
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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
10
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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基于VRA-UNet网络的煤岩组合体裂隙识别与三维重构
11
作者 王登科 王龙航 +6 位作者 秦亚光 位乐 曹塘根 李文睿 李璐 陈旭 夏玉玲 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期96-108,共13页
在煤岩组合体裂隙三维重构中,针对传统阈值分割方法无法准确确定煤岩之间的阈值大小从而导致裂隙分割效果不佳的问题,基于深度学习理论提出了一种新型VRA-UNet煤岩组合体裂隙精确识别模型,为煤岩组合体裂隙精确识别提供了一种优化解决... 在煤岩组合体裂隙三维重构中,针对传统阈值分割方法无法准确确定煤岩之间的阈值大小从而导致裂隙分割效果不佳的问题,基于深度学习理论提出了一种新型VRA-UNet煤岩组合体裂隙精确识别模型,为煤岩组合体裂隙精确识别提供了一种优化解决方案。为了提升模型的泛化能力和防止初始化模型参数过于随机,使用VGG16模块作为骨干特征提取网络。针对煤岩组合体裂隙拓扑结构复杂,非均匀性强等问题,在上采样部分引入使用残差连接且具有空间维度和通道维度的注意力模块(ResCBAM)增强模型特征提取能力,缓解模型梯度消失的问题。在下采样的末端加入了利用不同尺度卷积核的非对称空洞金字塔模块(AC-ASPP),通过多尺度的特征提取,提高模型对不同大小裂隙的识别能力。同时,利用煤岩组合体CT扫描图像数据集验证了模型的有效性。研究结果表明:VRA-UNet模型在裂隙提取和识别方面性能良好,平均交并比、像素平均值及识别精度分别为85.22%、90.80%和91.95%;与主流的分割网络UNet、PSPNet、DeeplabV3+、FCN和SegNet相比,VRA-UNet模型的平均交并比分别提高了6.05%、16.7%、10.77%、6.87%和6.4%,像素平均值分别提高了7.13%、13.29%、12.84%、7.4%和7.53%,识别精度分别提高了3.82%、14.45%、7.4%、5.58%和4.31%;VRA-UNet识别出的裂隙结构分形维数与原始CT扫描裂隙结构分形维数保持了良好的一致性,真实还原了煤岩组合体内部裂隙结构的分布特征。 展开更多
关键词 煤岩组合体 裂隙识别 裂隙重构 卷积神经网络 分形维数
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黏性泥沙絮凝对浮泥流变特性影响试验研究
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作者 刘洁 周杨三 +1 位作者 周鹏 肖毅 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第4期117-127,共11页
浮泥在海岸、河口及水库中广泛分布,对区域生态、环境和航运等产生显著影响。不同机制形成浮泥的特性也有所区别。为了量化分析泥沙絮凝对浮泥密度和流变特性的影响,利用大型水箱进行黏性泥沙絮凝沉积试验,收集床面淤积物,并进行流变测... 浮泥在海岸、河口及水库中广泛分布,对区域生态、环境和航运等产生显著影响。不同机制形成浮泥的特性也有所区别。为了量化分析泥沙絮凝对浮泥密度和流变特性的影响,利用大型水箱进行黏性泥沙絮凝沉积试验,收集床面淤积物,并进行流变测试。结果表明,随紊动水体中絮团粒径的减小和分形维数的增大,形成的浮泥密度将增大,浮泥的屈服应力、黏滞系数呈幂律增长。絮体中孔隙导致沉积形成浮泥的结构强度减小,使浮泥流变曲线没有固-液过渡阶段,到达临界点时直接发生屈服变形进入液态阶段。考虑泥沙絮凝影响后,当浮泥密度大于1110 kg/m^(3)时,其屈服应力、黏滞系数明显减小,流动指数增大。这种宏观流变特性的差异体现在颗粒间的微观相互作用,即泥沙颗粒接触点的强度和数量上。而絮凝的发生会改变颗粒结构和颗粒间力,进而影响宏观流变特性。该研究可为浮泥运动过程数值模拟提供参考。 展开更多
关键词 浮泥 流变试验 絮团粒径 分形维数 流变特性
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基于压汞-液氮吸附-核磁共振法的中低阶煤孔裂隙联合表征
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作者 刘佳佳 张云龙 +2 位作者 杨迪 高志扬 王丹 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期19-31,共13页
目的为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区... 目的为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区间的全孔径分形维数表征方法,即孔径r<140 nm时,使用低温液氮吸附法的FHH模型表征;140≤r<1000 nm时,使用核磁共振模型表征;r≥1000 nm时,使用压汞法的Menger海绵模型表征。结果结果表明:XJ的中/大孔主要由开放孔构成,微/小孔主要由封闭孔和半封闭孔构成,其中,大孔对孔容的贡献率最高,达到94%以上,中孔是孔比表面积的主要贡献者,贡献率为40.58%,微/小孔和中孔较发育,大孔几乎不发育,微/小孔的孔隙连通性较差,中大孔隙的连通性较好;HB孔隙主要由半封闭孔构成,其中孔容中大孔占比最高,占比达97%以上,孔比表面积主要由小孔贡献,贡献率为58.33%,以微/小孔发育为主,中孔、大孔和裂隙相对不发育,孔隙连通性较差;低温液氮吸附法的DFT模型可以得到XJ最发育的孔径为10~12 nm,HB最发育的孔径为1~4 nm;r<140 nm时,HB的内分形维数明显大于XJ的,此孔径范围内HB的非均质性比XJ的更强,孔隙结构更复杂;r>140 nm时HB的分形维数小于XJ的,此孔径范围内XJ的孔隙结构比HB的更复杂。结论研究结果揭示了中低阶煤储层孔隙分布规律,为中低阶煤层的裂隙扩展和瓦斯运移提供理论指导。 展开更多
关键词 中低阶煤 孔径分布 孔隙特征 分形维数 联合表征
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页岩裂缝智能提取与缝网复杂度定量表征
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作者 王飞 黄露逸 +1 位作者 边会媛 程茜 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第4期828-839,共12页
页岩气已成为中国油气资源的重要战略接替领域,页岩具有低孔、低渗特征,只有经过大规模体积压裂才能获得工业产能,页岩压裂后的裂缝参数精细刻画及定量表征是压裂效果评价和开发参数优化的关键。为此,以页岩岩心压裂后三维CT图像为研究... 页岩气已成为中国油气资源的重要战略接替领域,页岩具有低孔、低渗特征,只有经过大规模体积压裂才能获得工业产能,页岩压裂后的裂缝参数精细刻画及定量表征是压裂效果评价和开发参数优化的关键。为此,以页岩岩心压裂后三维CT图像为研究对象,开展基于深度学习语义分割模型的裂缝智能提取。首先,构建融合金字塔卷积与注意力机制的U-Net深度学习模型,减轻图像类别失衡的影响,提升裂缝提取的精确度;其次,基于语义分割结果建立数字岩心模型,结合孔隙度、倾斜指数等参数实现裂缝空间分布的定量表征;最后,通过多重分形谱中的谱峰及谱宽表征缝网复杂度。研究结果表明:相较于传统图像分割模型,改进后模型的灵敏度提升了6.69%,交并比提升了0.48%。通过图像分割算法优化、数字岩心建模及多重分形分析,系统刻画了三维裂缝特征,适用于页岩等非常规储层缝网表征方法可为水力压裂后储层改造效果评估提供参照。 展开更多
关键词 CT图像 裂缝分割 U-Net 数字岩心 多重分形维数
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双断层影响下煤层开采覆岩裂隙演化分形特征研究
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作者 易汉华 康向涛 +1 位作者 胡锦国 任加驰 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期113-120,共8页
为研究双断层影响下覆岩裂隙时空演化规律,以贵州土城矿为工程背景,在模拟煤层开挖的基础上,通过分形几何理论定量表征覆岩裂隙发育特征,揭示覆岩裂隙网络的分形演化规律,进而对回风巷上隅角瓦斯浓度与分形维数关系进行分析。研究结果表... 为研究双断层影响下覆岩裂隙时空演化规律,以贵州土城矿为工程背景,在模拟煤层开挖的基础上,通过分形几何理论定量表征覆岩裂隙发育特征,揭示覆岩裂隙网络的分形演化规律,进而对回风巷上隅角瓦斯浓度与分形维数关系进行分析。研究结果表明:断层影响区覆岩裂隙分形维数为1.056~1.544,其动态演化过程可被划分为升维、降维、二次升维和稳定4个特征阶段;当工作面推进至断层影响区域时,分形维数出现突增,据此提出了包括加密断层区域瓦斯抽采钻孔、顶端岩体及断层构造固化等在内的综合防范措施;覆岩裂隙分形维数与上隅角瓦斯浓度呈显著正相关关系。 展开更多
关键词 双断层 覆岩裂隙 分形维数 上隅角 瓦斯浓度 煤层开采
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煤气化渣免烧陶粒滤料强度和孔结构的调控
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作者 孙浩 蒋林亮 +1 位作者 常新卓 田全志 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期191-201,共11页
煤气化渣是制备免烧陶粒滤料的优质原材料,而强度和孔结构是决定免烧陶粒过滤性能的关键因素,因此必须明确免烧陶粒强度和孔结构之间的关系。通过优化煤气化渣、偏高岭土和固体碱激发剂等原料配比,制备了筒压强度为25.72 MPa、堆积密度... 煤气化渣是制备免烧陶粒滤料的优质原材料,而强度和孔结构是决定免烧陶粒过滤性能的关键因素,因此必须明确免烧陶粒强度和孔结构之间的关系。通过优化煤气化渣、偏高岭土和固体碱激发剂等原料配比,制备了筒压强度为25.72 MPa、堆积密度为1160 kg/m^(3)的煤气化渣免烧陶粒滤料,综合运用X射线衍射、扫描电子显微镜和固体核磁共振硅谱等表征方法,研究了免烧陶粒滤料的强度形成机理,发现免烧陶粒的主要强度来源为水化硅铝酸钠/钙(N/C-A-S-H)凝胶,偏高岭土的加入使N/C-A-S-H凝胶中的Q^(4)(2Al)聚体含量40.34%提升至56.05%,这使得硅铝酸盐网络交联程度更高,因此N/C-A-S-H凝胶结构更加致密,促进了免烧陶粒力学性能的提升。采用过氧化氢和十六烷基三甲基溴化铵作为造孔剂,结合压汞法测试分析,研究了造孔剂配比对免烧陶粒滤料孔隙率、强度和密度的影响。结果表明:免烧陶粒孔隙率21.33%可最高增长至50.60%,相应筒压强度和堆积密度降低至8.86 MPa和816 kg/m^(3)。进一步采用Menger海绵和热力学分形理论分析了免烧陶粒滤料的孔结构特征,发现基于热力学关系的分形模型计算所得的分形维数与免烧陶粒滤料强度的线性相关性更高,所得分形维数范围为2.770~2.891,说明煤气化渣免烧陶粒的孔隙结构不仅受几何分形的影响还受到热力学机制的影响,且煤气化渣免烧陶粒的筒压强度均随着分形维数的增加而下降。 展开更多
关键词 煤气化渣 免烧陶粒 孔结构 筒压强度 分形维数
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基于分形维数和BiLSTM的离心泵空化状态识别方法
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作者 邹淑云 刘忠 +2 位作者 王文豪 喻哲钦 孙旭辉 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期305-312,共8页
针对离心泵空化状态下压力脉动信号的非线性和复杂程度以及浅层机器学习方法在数据深度挖掘上的不足,提出一种基于分形维数和双向长短时记忆神经网络的离心泵空化状态识别方法。通过离心泵空化试验获得不同空化状态压力脉动信号。采用... 针对离心泵空化状态下压力脉动信号的非线性和复杂程度以及浅层机器学习方法在数据深度挖掘上的不足,提出一种基于分形维数和双向长短时记忆神经网络的离心泵空化状态识别方法。通过离心泵空化试验获得不同空化状态压力脉动信号。采用固有时间尺度分解对压力脉动信号进行处理,筛选出有效分量,计算其盒维数和关联维数,构建空化分形特征向量。将空化特征向量导入基于双向长短时记忆神经网络的空化状态识别模型。研究结果表明,有效分量的盒维数及关联维数随空化系数的变化具有明显的规律性,且模型识别的准确率高达92.8%,能够实现离心泵空化状态的识别。 展开更多
关键词 离心泵 空化 压力脉动 固有时间尺度分解 分形维数 双向长短时记忆神经网络
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基于分形理论的RTPF混凝土冲击压缩性能
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作者 陈猛 于航 +1 位作者 王瑜婷 张通 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期127-133,共7页
为探寻回收轮胎聚合物纤维(RTPF)混凝土的冲击压缩性能与破碎后碎块尺寸分布规律的关系,利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆对不同RTPF体积分数(0,0.05%,0.1%,0.2%和0.4%)的混凝土进行冲击压缩试验.结果表明:应变率在38.2~122.2 s^(-1)... 为探寻回收轮胎聚合物纤维(RTPF)混凝土的冲击压缩性能与破碎后碎块尺寸分布规律的关系,利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆对不同RTPF体积分数(0,0.05%,0.1%,0.2%和0.4%)的混凝土进行冲击压缩试验.结果表明:应变率在38.2~122.2 s^(-1)时,不同掺量RTPF混凝土的分形维数范围为1.422~2.401;分形维数随应变率增加而增大,具有应变率效应;分形维数随RTPF掺量增加呈现先减小后增大的趋势,RTPF体积分数为0.1%时混凝土的分形维数最小;不同应变率下RTPF混凝土的动态抗压强度及耗散能均随分形维数的增加而增大;相同分形维数下,RTPF体积分数为0.1%时纤维与基体协同作用效果最佳,混凝土的动态抗压强度和耗散能提升幅度最大.利用分形理论建立RTPF混凝土的宏观损伤与冲击压缩性能的关系,可以确定混凝土中RTPF的最优掺量. 展开更多
关键词 纤维混凝土 回收轮胎聚合物纤维 分离式霍普金森压杆 分形维数 冲击压缩
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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
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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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基于3D打印技术的仿真钙质砂三轴试验研究
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作者 沈扬 沈嘉毅 +1 位作者 梁晖 樊科伟 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2353-2362,2433,共11页
颗粒级配和形态是影响砂土力学行为的重要属性,由于天然钙质砂颗粒级配与形态特征相互交织,目前试验研究还无法提供单一因素的影响规律。基于X射线计算机断层成像(X-ray computed tomography,X-CT)扫描技术、球谐函数分析和3D打印技术,... 颗粒级配和形态是影响砂土力学行为的重要属性,由于天然钙质砂颗粒级配与形态特征相互交织,目前试验研究还无法提供单一因素的影响规律。基于X射线计算机断层成像(X-ray computed tomography,X-CT)扫描技术、球谐函数分析和3D打印技术,实现可控形态和尺寸钙质砂颗粒的批量生产制造,通过引入分形维数以表征试样的级配特征,开展不同分形维数仿真钙质砂试样的固结排水三轴试验,探究了颗粒级配这一单一变量对钙质砂剪切特性的影响规律。结果表明:仿真钙质砂试样的力学行为十分符合天然砂应变软化和先剪缩后剪胀的典型特性。分形维数只有在变化很大时,才会对临界状态应力比产生略微明显的影响,考虑到颗粒破碎导致的分形维数变化并不明显,可以采用静态唯一线的方法来描述具有不同分形维数钙质砂的临界状态。相变状态时,轴向应变与分形维数以及有效围压均呈正相关,应力比随分形维数的增大呈指数型上升。仿真钙质砂具有表观黏聚力,峰值表观黏聚力随分形维数的增大呈线性下降,残余表观黏聚力基本不受分形维数变化的影响,而峰值和残余内摩擦角均随着分形维数的增大呈指数形式上升。 展开更多
关键词 钙质砂 3D打印 颗粒级配 分形维数 变形 剪切强度
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