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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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Enhanced permeability mechanism in coal seams through liquid nitrogen immersion:multi-scale pore structure analysis
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作者 LI Xue-long CHEN De-you +5 位作者 LIU Shu-min WANG Deng-ke SUN Hai-tao YIN Da-wei ZHANG Yong-gang GONG Bin 《Journal of Central South University》 2025年第7期2732-2749,共18页
The geological structure of coal seams in China is remarkably varied and complex,with coalbed methane reservoirs marked by significant heterogeneity and low permeability,creating substantial technical challenges for e... The geological structure of coal seams in China is remarkably varied and complex,with coalbed methane reservoirs marked by significant heterogeneity and low permeability,creating substantial technical challenges for efficient extraction.This study systematically investigates the impact of liquid nitrogen immersion(LNI)on the coal’s pore structure and its mechanism of enhancing permeability with a combination of quantitative nuclear magnetic resonance(NMR)analysis,nitrogen adsorption experiments,and fractal dimension calculations.The results demonstrate that LNI can damage the coal’s pore structure and promote fracture expansion through thermal stress induction and moisture phase transformation,thereby enhancing the permeability of coal seams.The T_(2)peak area in the NMR experiments on coal samples subjected to LNI treatment shows a significant increase,the Brunauer-Emmett-Teller(BET)specific surface area decreases to 6.02 m^(2)/g,and the Barrett-Joyner-Halenda(BJH)total pore volume increases to 14.99 mm^(3)/g.Furthermore,changes in fractal dimensions(D_(1)rising from 2.804 to 2.837,and D_(2)falling from 2.757 to 2.594)indicate a notable enhancement in the complexity of the pore structure.With increasing LNI cycles,the adsorption capacity of the coal samples diminishes,suggesting a significant optimization of the pore structure.This optimization is particularly evident in the reconstruction of the micropore structure,which in turn greatly enhances the complexity and connectivity of the sample’s pore network.In summary,the study concludes that LNI technology can effectively improve the permeability of coal seams and the extraction efficiency of coalbed methane by optimizing the micropore structure and enhancing pore connectivity,which offers a potential method for enhancing the permeability of gas-bearing coal seams and facilitating the development and utilization of coalbed methane. 展开更多
关键词 liquid nitrogen immersion(LNI) coal seam pore structure PERMEABILITY nuclear magnetic resonance(NMR) fractal dimension
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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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CO_(2)-盐水-砂砾岩作用机理与矿物成分、流体赋存及孔隙变化特征——以准噶尔盆地玛湖凹陷为例
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作者 杨柳 公飞 +3 位作者 姜晓宇 刘朝阳 董广涛 蔡嘉伟 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第3期967-982,共16页
准噶尔盆地玛湖凹陷的致密砂砾岩储层具有极强的非均质性,CO_(2)驱后封存效果的矿场试验预测面临较大困难。CO_(2)-水-砂砾岩之间的相互作用机理对揭示CO_(2)在砂砾岩储层开发后的封存效果具有极为重要的意义。基于CO_(2)盐水饱和实验,... 准噶尔盆地玛湖凹陷的致密砂砾岩储层具有极强的非均质性,CO_(2)驱后封存效果的矿场试验预测面临较大困难。CO_(2)-水-砂砾岩之间的相互作用机理对揭示CO_(2)在砂砾岩储层开发后的封存效果具有极为重要的意义。基于CO_(2)盐水饱和实验,综合运用QEMSCAN,Micro-CT,SEM和NMR测试等实验分析数据,研究了CO_(2)-盐水-砂砾岩作用机理与矿物成分、流体赋存及孔隙变化特征。研究结果表明:CO_(2)-水-砂砾岩的相互作用会导致岩石矿物发生溶蚀作用。矿物的溶解和迁移使得岩心的孔喉平均尺寸增大,连通性也随之增强。XRD分析结果表明,CO_(2)-水-岩石相互作用下,钠长石和伊利石的含量分别增加了3.20%和2.32%,CO_(2)对石英的影响非常小。SEM分析结果表明,CO_(2)作用后粒缘缝的数量和宽度增加,产生了新的侧向裂缝。碳酸盐和长石的溶蚀作用形成了大量微小粒内孔隙和微裂缝,且裂缝沿着解理方向扩展。核磁共振测试结果显示饱和水主要以黏土矿物束缚水、毛细管束缚水和可动水的形式赋存于岩心内部。经过CO_(2)浸泡后,孔隙中饱和水的赋存含量和范围均有所增加,其中大孔中可动水变化最为明显。研究结果强调了砂砾岩储层中CO_(2)相互作用的复杂性,对于指导玛湖凹陷砂砾岩储层CO_(2)驱后封存的矿场试验效果具有重要意义。 展开更多
关键词 核磁共振 分形维数 孔隙结构 二氧化碳封存 砂砾岩 玛湖凹陷 准噶尔盆地
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基于分形维数的硫酸盐环境下混凝土抗蚀系数及微观机理研究 被引量:1
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作者 杨军兆 张戎令 +3 位作者 薛彦瑾 王小平 窦晓峥 宋毅 《材料导报》 北大核心 2025年第7期89-95,共7页
为研究硫酸盐环境对混凝土的性能影响,基于新疆台特玛湖地区的实际工程环境,模拟现场腐蚀环境进行室内硫酸盐腐蚀试验。研究了混凝土宏观抗蚀系数、微观孔结构与腐蚀产物等随侵蚀时间的演变规律。并对混凝土孔结构进行分形维数的计算,... 为研究硫酸盐环境对混凝土的性能影响,基于新疆台特玛湖地区的实际工程环境,模拟现场腐蚀环境进行室内硫酸盐腐蚀试验。研究了混凝土宏观抗蚀系数、微观孔结构与腐蚀产物等随侵蚀时间的演变规律。并对混凝土孔结构进行分形维数的计算,分析了分形维数、孔隙率与抗蚀系数的关系。结果表明:随着腐蚀时间的延长,抗蚀系数呈先增大后减小的趋势;总孔隙率先降低后增加,有害孔与多害孔占比先减后增,孔隙率与抗蚀系数呈线性关系;分形维数和孔隙大小有关,腐蚀前期混凝土内部孔结构细化,密实度增加,孔隙分布复杂,分形维数增大,当钙矾石、石膏等膨胀性腐蚀产物发生膨胀作用,混凝土内部孔结构粗化,孔隙分布简单,分形维数降低。通过XRD侵蚀产物分析可知钙矾石、石膏产生膨胀作用是引起混凝土劣化的主要原因,且侵蚀早期主要发生钙矾石侵蚀,侵蚀后期主要发生石膏侵蚀。研究成果可为西北盐渍土地区混凝土抗腐蚀提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 硫酸盐腐蚀 抗蚀系数 核磁共振 孔结构 分形维数
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四川盆地天府气区须四段致密砂岩储层孔隙结构及流体可动性
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作者 王涛 蒋裕强 +6 位作者 杨长城 王占磊 朱讯 潘辉 周亚东 袁永亮 贺英 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期4900-4912,共13页
孔隙结构是决定致密砂岩储层物性和油气产量的关键因素,明确孔隙结构特征对油气的勘探开发具有重大意义。以天府气区须家河组须四段致密砂岩储层为例,通过薄片鉴定、扫描电镜观察、核磁共振测试、高压压汞测试以及X衍射等实验,结合分形... 孔隙结构是决定致密砂岩储层物性和油气产量的关键因素,明确孔隙结构特征对油气的勘探开发具有重大意义。以天府气区须家河组须四段致密砂岩储层为例,通过薄片鉴定、扫描电镜观察、核磁共振测试、高压压汞测试以及X衍射等实验,结合分形理论,系统分析了研究区须四段砂岩的孔隙结构特征、分形特征及流体可动性。结果表明:研究区须四段砂岩主要为长石岩屑砂岩,储层类型为特低孔-特低渗孔隙型储层,孔隙类型主要为长石溶孔,喉道类型以片状喉道为主。根据高压压汞曲线形态和核磁共振结果,可将须四段砂岩孔隙结构分为三类,其中Ⅰ类样品储层物性最好,孔喉半径较大,孔喉连通性和分选性好,流体可动性强,储层质量最优。须四段致密砂岩孔隙结构和流体可动性受沉积结构和矿物含量影响较为明显,粒度较粗、分选性较好的储层孔隙结构和流体可动性较好。同时,石英作为砂岩中主要的刚性矿物,具有抗压实的能力,对储层孔隙起到了一定的保护作用,而方解石和黏土矿物会占据孔隙空间,导致储层的孔隙结构和流体可动性变差。 展开更多
关键词 分形维数 流体可动性 孔隙结构 须四段 四川盆地
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混凝土孔隙结构特征对超低温力学性能影响研究
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作者 程立年 刘娟红 +2 位作者 周大卫 郭凌志 陈德平 《材料导报》 北大核心 2025年第13期137-143,共7页
高性能混凝土材料未来作为全混凝土LNG储罐、月面基地等特种工程建筑材料具有广阔的应用前景。本工作研究了混凝土的宏观力学性能、微观孔结构、低温孔隙水结冰行为的演变规律,利用分形维数分析了各类型孔结构,并建立了孔隙率、强度相... 高性能混凝土材料未来作为全混凝土LNG储罐、月面基地等特种工程建筑材料具有广阔的应用前景。本工作研究了混凝土的宏观力学性能、微观孔结构、低温孔隙水结冰行为的演变规律,利用分形维数分析了各类型孔结构,并建立了孔隙率、强度相对增幅及分形维数的关系。结果表明:随着温度的降低,水胶比越大,强度增幅越高;孔隙率随着水胶比的增加而降低,复合胶凝材料净浆孔结构主要以50 nm以下的小孔为主。分形维数与孔隙率呈线性相关,而水胶比越低,凝胶孔的分形维数越大;不同低温下分形维数与相对强度增长率相关性差异明显,其中-45℃的分形维数与强度增长率呈负相关,分形维数的降低说明该低温下凝胶孔内孔隙冰的均质性增加,在-165℃时凝胶内孔隙冰的填充作用更加明显,分形维数降低,导致强度下降。DSC测试结果显示,-45℃左右出现明显的结晶放热峰,放热量与水胶比呈正相关,而-105℃的吸热峰可能与孔隙冰结构晶型转变有关,这也是分形维数与强度增长率相关系数突变的原因。研究成果可为探究超低温降温过程中混凝土的力学性能演化规律提供一定的参考。 展开更多
关键词 超低温 混凝土 水胶比 低场核磁共振 孔结构 分形维数 低温结晶
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不同道床条件下地铁轨道不平顺性能分析
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作者 涂英辉 闫子权 +2 位作者 李再帏 刘彦林 张丽君 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第3期208-213,220,共7页
[目的]随着地铁运营速度和密度的提高,在列车车辆激扰作用下,地铁轨道平顺性劣化速率加快,因而,分析掌握不同道床条件下轨道不平顺实际服役性能,对地铁轨道设备维修作业有着十分重要的意义。[方法]为对比不同道床型式条件下轨道不平顺... [目的]随着地铁运营速度和密度的提高,在列车车辆激扰作用下,地铁轨道平顺性劣化速率加快,因而,分析掌握不同道床条件下轨道不平顺实际服役性能,对地铁轨道设备维修作业有着十分重要的意义。[方法]为对比不同道床型式条件下轨道不平顺的状态差异,采用时域(幅值、均值、峰值、TQI(轨道质量指数))、频域轨道不平顺谱及分形维数方法进行状态评价,以讨论碎石道床、整体灌注式道床以及支承块承轨台式整体道床条件下轨道不平顺性能的优劣性。[结果及结论]在时域上,综合对比幅值、均值、峰值计算结果,整体灌注式整体道床钢轨前后高低平顺性最好,支承块承轨台式整体道床次之,碎石道床最差;轨向不平顺方面3种道床结构无明显差异性,对比TQI法计算结果,整体灌注式整体道床线路轨道平顺性综合质量状态明显优于其他两种道床型式。在频域上,对比国外轨道谱,各种型式的道床在中波频段和国外轨道谱分布规律大致相同,而在长波频段明显优于外国;在分形特征上,整体灌注式整体道床综合表现最优,在3种波长的分形维数上,线路中中短波成分变化较为明显,而长波分布变化则较为稳定,变化较小。 展开更多
关键词 地铁 轨道不平顺 道床结构 分形维数
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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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振动荷载作用下聚丙烯纤维喷射混凝土孔隙结构及能量耗散试验研究
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作者 刘世豪 刘宇平 李学昭 《混凝土》 北大核心 2025年第1期50-55,共6页
为探究振动荷载对隧道聚丙烯纤维喷射混凝土孔隙结构及力学性能影响规律,利用核磁共振检测仪(NMR)及电液伺服压力机对振动荷载作用下(0、1、5、10、15、20)喷射混凝土及聚丙烯纤维喷射混凝土孔隙结构及能量演化规律开展试验研究,分析聚... 为探究振动荷载对隧道聚丙烯纤维喷射混凝土孔隙结构及力学性能影响规律,利用核磁共振检测仪(NMR)及电液伺服压力机对振动荷载作用下(0、1、5、10、15、20)喷射混凝土及聚丙烯纤维喷射混凝土孔隙结构及能量演化规律开展试验研究,分析聚丙烯纤维及振动荷载作用次数对喷射混凝土T2图谱、孔隙率、孔隙分形维数及能量耗散影响规律。结果表明:(1)混凝土试件T2图谱均呈三峰型,且主峰高度远大于次峰峰值。喷射混凝土主峰、次峰及三峰强度是聚丙烯喷纤维射混凝土的1.72倍、2.31倍、1.38倍,聚丙烯纤维的掺入使得喷射混凝土孔隙直径及孔隙数目均减小。(2)相较于振动荷载未作用试件,振动冲击荷载作用1次、5次、10次、15次、20次时喷射混凝土试件孔隙率增幅为1.62%、7.84%、19.19%、35.41%、52.70%,聚丙烯纤维喷射混凝土试件孔隙率增幅为0.93%、5.37%、19.90%、32.82%、53.82%,振动荷载作用次数的增加使得试件孔隙数目增加、直径增大,孔隙率增加。(3)振动荷载作用次数的增加使得两种混凝土试件孔隙分形维数均呈线性降低变化,试件内部孔隙形成连接贯通,孔隙结构的复杂程度降低。(4)振动荷载作用0次、1次、5次、10次、15次、20次时聚丙烯纤维喷射混凝土耗散能是喷射混凝土的4.86倍、4.82倍、5.02倍、4.97倍、4.86倍、4.73倍,聚丙烯纤维的掺入极大增强了喷射混凝土材料的耗能效果,在变形过程能能够吸收更多的外部输入能量而不发生破坏,极大增强喷射混凝土支护结构的安全稳定性。 展开更多
关键词 振动荷载 聚丙烯纤维 喷射混凝土 孔隙结构 分形维数 能量耗散
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三塘湖不黏煤低温氧化过程中孔隙结构的演变规律研究
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作者 吴凡 夏侯文奇 +3 位作者 许宁 刘春慧 李成堆 解承章 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期194-201,共8页
为降低运输煤炭自燃风险,探讨了低温氧化对煤的孔隙结构影响,并采用管式炉模拟了运输煤炭低温氧化过程,通过低温氮气吸附-脱附法分析了低温氧化过程中三塘湖不黏煤孔隙结构的演变规律。结果表明:在整个低温氧化过程中三塘湖不黏煤以圆... 为降低运输煤炭自燃风险,探讨了低温氧化对煤的孔隙结构影响,并采用管式炉模拟了运输煤炭低温氧化过程,通过低温氮气吸附-脱附法分析了低温氧化过程中三塘湖不黏煤孔隙结构的演变规律。结果表明:在整个低温氧化过程中三塘湖不黏煤以圆柱形或狭缝形开放孔为主,其微孔、中孔最几可孔径分别在1.8 nm和9.3 nm,对孔隙改变主要在微孔和中孔。氧化时间的延长有利于总孔容及比表面积增加。在氧化温度小于110℃时提升温度利于微孔、中孔体积、比表面积及分形维数D2的增加。在氧化温度110℃时总孔体积和比表面积达到最大值,并在2.5~4.0 nm范围产生了新的孔,孔隙结构也最复杂。可推测因氧化时间影响孔道前期以坍塌、堵塞为主,后期以扩容,打通堵塞孔和产生新开放孔为主;因氧化温度影响孔道前期以扩容,打通堵塞孔为主,后期同时存在坍塌,堵塞,扩容,打通堵塞孔和产生新的开放孔。 展开更多
关键词 不黏煤 低温氧化 孔隙结构 分形维数
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鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩二元孔隙结构及分形特征 被引量:6
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作者 吴小斌 杜支文 +4 位作者 强小龙 雷甜 蒋婷婷 王伟 朱玉双 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期45-56,共12页
致密砂岩的孔隙结构特征对致密油藏的勘探和开发具有重要意义。但对不同类型孔隙渗流特征及其影响因素认识不清,制约了对致密砂岩渗流能力和储集能力的认识,并影响了致密油藏有利区的评价和预测。为此,以鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩为例... 致密砂岩的孔隙结构特征对致密油藏的勘探和开发具有重要意义。但对不同类型孔隙渗流特征及其影响因素认识不清,制约了对致密砂岩渗流能力和储集能力的认识,并影响了致密油藏有利区的评价和预测。为此,以鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩为例,利用铸体薄片、扫描电镜、核磁共振、分形理论研究了致密砂岩的孔隙结构特征。结果表明:致密砂岩孔隙结构是一个由束缚孔隙和可动孔隙组成的二元孔隙系统,不同类型孔隙的形态特征和连通性不同。束缚孔隙主要由晶间孔组成,孔隙模型为黏土矿物堆积的包络面,孔隙半径小,连通性差,赋存在其中的流体流通性差。该孔隙形状规则,非均质性弱,分形维数低,平均值为1.3063。可动孔隙主要是联合孔隙,形状为刺球状,孔隙半径大,由溶蚀作用形成多个连接通道,因此连通性强。可动孔隙形状不规则,非均质性强,分形维数大,平均值为3.2416。不同类型孔隙对物性的影响也不相同。束缚孔隙对孔隙度贡献平均值为47.7%,可动孔隙对孔隙度贡献平均值为52.3%,两类型孔隙对孔隙度影响相近。但受连通性差异影响,束缚孔隙对渗透率贡献度平均值为0.2%,可动孔隙对渗透率贡献度平均值为99.8%。可动孔隙是影响致密砂岩渗透率的主要因素。利用分形维数可以很好地表征致密砂岩孔隙结构。以组合孔隙为主且位于烃源岩附近的致密砂岩是勘探开发的有利区域。 展开更多
关键词 核磁共振 分形维数 致密砂岩 孔隙结构 鄂尔多斯盆地
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基于岩石CT扫描的冻融作用对花岗岩细观结构及力学强度影响研究 被引量:5
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作者 侯圣山 何箫 +6 位作者 孟宪森 陈亮 冯振 刘明学 李昂 郭长宝 吉锋 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期462-472,共11页
近年来随着西部地区的基础工程建设数量及规模不断增加,西部高原地区的季节性冻融循环效应的影响也随之增强,开展冻融循环作用下岩石细观特性及强度劣化性质研究对指导西部寒区基础工程建设至关重要。首先在偏光显微镜下对岩石薄片进行... 近年来随着西部地区的基础工程建设数量及规模不断增加,西部高原地区的季节性冻融循环效应的影响也随之增强,开展冻融循环作用下岩石细观特性及强度劣化性质研究对指导西部寒区基础工程建设至关重要。首先在偏光显微镜下对岩石薄片进行观察,获取岩石的矿物成分和微结构;接着利用CT扫描技术,对冻融后的花岗岩进行扫描,对扫描图层利用阈值分割进行二值化处理,堆叠得到样品内外结构的高分辨3D数据及影像;结合分形理论计算图像计盒维数并由此对图像复杂度做出量化判断,由此对冻融循环对花岗岩内部结构演化分布特点进行分析;进而揭示其强度演化规律,探究结构演化与强度之间的关系。偏光显微镜下,岩石呈块状构造,具有似斑状粗粒不等粒花岗结构,局部见交代蠕虫结构。似斑晶矿物主要为碱性长石;其他矿物粒径0.25~4.0 mm为主,矿物成分主要为石英、斜长石、碱性长石,次要矿物为黑云母、绿帘石,副矿物有磷灰石、锆石、黄铁矿等,镜下鉴定为似斑状粗粒不等粒黑云二长花岗岩。CT扫描显示,冻融循环效应在影响花岗岩细观结构时,会导致花岗岩内部孔隙率的整体上升,但岩石渗透性变化不大,岩石渗透率仅上升0.003×10^(-3)μm^(2);内部孔隙发育不均匀,试样整体结构改变以萌生较多新的微孔隙为主。冻融循环后岩石内部结构复杂度有所下降,但岩石整体完整性仍然较好,分形维数仍保持在较高水平。分形研究显示,20次冻融循环并未导致花岗岩的结构复杂度发生较大变化,同时试样整体力学特性出现下降,黏性增加以及长期强度出现较大幅度的衰减,进入蠕变试验阶段的应变阈值提高。在评价此类原生结构较致密的岩石的安全性时,仅从结构上进行考量与实际情况往往会出现偏差,应结合必要的强度指标综合评估。岩石在经历冻融循环后,在强度更低的同时会发生更大的变形。该研究可为分形理论在岩石细观结构演化方面的应用及岩石细观结构与强度演化相关研究提供借鉴,并对高寒地区工程施工有指导意义。 展开更多
关键词 冻融循环 阈值分割 CT模型 分形维数 结构演化 长期强度
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超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构演化时间效应规律 被引量:3
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作者 葛兆龙 张翔宇 +3 位作者 刘浩 侯昱东 符文宇 贾云中 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期97-108,共12页
CO_(2)地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO_(2)注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO_(2)地质封存潜力。为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO_(2)地质封... CO_(2)地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO_(2)注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO_(2)地质封存潜力。为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO_(2)地质封存量计算精度,通过对重庆市南桐矿区无烟煤进行超临界CO_(2)吸附实验、低温氮气吸附实验、X射线衍射测试、核磁共振测试、扫描电镜测试等实验,研究了不同超临界CO_(2)作用时间对该区域内煤样孔隙结构的演化规律。研究结果表明:①超临界CO_(2)作用后煤样孔隙度的变化主要发生在7 d内,处理7 d后煤样孔隙度增加了3.20%,7~14 d内煤样孔隙度仅增加了0.05%;②随作用时间增加,煤样孔隙的比表面积增加但变化量逐渐减小,7 d内日均增长19.74%~24.50%,7~14 d内日均增长2.37%~4.60%,其变化规律近似呈对数函数关系;③超临界CO_(2)与煤产生的化学反应引起矿物质的溶解,增大了煤体的表面粗糙度,表征煤样粗糙度的分形维数随着作用时间的增加持续增大;④超临界CO_(2)作用后能有效改变煤样的孔隙度及表面形貌,为CO_(2)吸附提供了更多吸附点位,超临界CO_(2)对孔隙结构的改造效果在7 d内比较明显。结论认为,超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构的变化随作用时间增加最终会趋于稳定,研究结果可为无烟煤储层CO_(2)地质封存潜力评价提供理论指导。 展开更多
关键词 无烟煤 超临界CO_(2) 孔隙结构 作用时间 CO_(2)地质封存 核磁共振 分形维数
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基于分形理论的古建筑青砖冻融损伤研究 被引量:1
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作者 吴安利 刘坤 +2 位作者 郝贠洪 吴日根 宣姣羽 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期701-710,共10页
研究了冻融循环作用下青砖的表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度及孔结构的变化规律,并结合分形理论建立了分形维数与抗压强度、孔隙率及抗冻性能的关系.结果表明:随着经历冻融循环次数的增加,青砖表面的小孔劣化为大孔,... 研究了冻融循环作用下青砖的表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度及孔结构的变化规律,并结合分形理论建立了分形维数与抗压强度、孔隙率及抗冻性能的关系.结果表明:随着经历冻融循环次数的增加,青砖表面的小孔劣化为大孔,然后逐渐延伸形成裂缝,导致质量损失率不断增加,相对动弹性模量和抗压强度均呈下降趋势;经历冻融循环后青砖内部孔具有明显的分形特征,其分形维数在2.9642~2.9827之间;经历冻融循环后青砖的分形维数与抗压强度呈正相关,与孔隙率呈负相关,与抗冻性能具有高度的相关性;分形维数可用于评价青砖微观孔结构的变化,也可以反映经历冻融循环后孔结构对青砖宏观性能的影响;研究结果可以为寒冷地区古建筑青砖的保护及耐久性损伤研究提供理论依据. 展开更多
关键词 古建筑青砖 冻融循环 分形维数 孔结构 损伤
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泥石流频发区不同土地利用类型下土壤分形维数与理化性质的关联度 被引量:4
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作者 谢贤健 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期49-58,共10页
为综合评价泥石流频发区不同土地利用类型下土壤的结构稳定性,本研究以蒋家沟为例,选取耕地、草地、林地为研究对象,裸地作为参照,基于分形理论分析了不同土地利用类型下土壤的分形特征,利用主成分分析方法,分析了影响土壤结构稳定性的... 为综合评价泥石流频发区不同土地利用类型下土壤的结构稳定性,本研究以蒋家沟为例,选取耕地、草地、林地为研究对象,裸地作为参照,基于分形理论分析了不同土地利用类型下土壤的分形特征,利用主成分分析方法,分析了影响土壤结构稳定性的主要影响因子,同时利用关联耦合度方法构建了土壤分形维数与理化性质间的耦合模型。结果表明,不同土地利用类型下土壤的分形维数介于2.71~2.75,0.5~2 mm土壤颗粒含量决定了不同土地利用类型下土壤的分形维数;土壤颗粒的分形维数与土壤碱解氮、容重、有机质含量显著相关,两者之间属于中等关联,土壤理化性质对分形维数的影响大小依次为容重>碱解氮>有机质;分形维数与理化指标的系统耦合度属于弱协调,未达到最佳状态;不同土地利用类型的系统耦合协调程度按大小排序为林地>草地>耕地>裸地。研究结果表明,增加植被覆盖和减少人为扰动有利于稳定的土壤结构形成。研究结论可以为流域植被恢复及土壤结构特征描述提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 蒋家沟 主成分分析 分形维数 土壤结构 系统 耦合 植被恢复
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锁阳城土遗址孔隙结构及其分形特征研究
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作者 张虎元 易泉 +2 位作者 刘洪丽 李小雅 于洪亮 《文物保护与考古科学》 北大核心 2024年第4期19-31,共13页
在风化因子的持续作用下,土遗址微观结构持续劣化并最终导致宏观病害的发育。微观结构的特征反映了土遗址材料内在的劣化程度,为研究土遗址风化程度与微观孔隙结构变化的关系,采取锁阳城土遗址不同方位城墙土样,采用低温液氮吸附试验测... 在风化因子的持续作用下,土遗址微观结构持续劣化并最终导致宏观病害的发育。微观结构的特征反映了土遗址材料内在的劣化程度,为研究土遗址风化程度与微观孔隙结构变化的关系,采取锁阳城土遗址不同方位城墙土样,采用低温液氮吸附试验测定了土样的比表面积和孔容孔径分布,并基于FHH分形模型计算样品的分形维数;结果表明,锁阳城土遗址不同样品比表面积偏差率高,比表面积数值和分布具有明显差异;孔隙容积变异系数高,离散程度大,存在差异性劣化行为;土样的孔隙形态呈狭缝状、楔形、“墨水瓶”孔、管状孔等多种复杂形态,小于2.765 nm的孔隙大都为封闭透气孔。结合分形维数可知,锁阳城土样具有明显的分形特征,孔隙空间结构不规则,非均质性强,表面粗糙程度大,且分形维数和锁阳城土遗址劣化程度具有一定相关性。本研究关于土样孔隙的定量表征对于土遗址风化劣化研究有着重要意义。 展开更多
关键词 锁阳城土遗址 低温氮吸附试验 分形维数 孔隙结构特征 风化
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矿井断裂构造分形特征及其对冲击地压影响的研究
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作者 兰天伟 王顺翔 +6 位作者 张满仓 李柱 吴国强 房平 路凯翔 刘永豪 唐小富 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期112-119,共8页
矿井断裂构造是诱发冲击地压的重要地质因素。为研究断裂构造对冲击地压的影响,以峻德井田为工程研究背景,采用地质动力区划法,将井田内的断裂构造按照不同长度等级划分为Ⅰ-Ⅴ级断块,利用分形理论中的盒维法计算了Ⅴ级断块分形维数,分... 矿井断裂构造是诱发冲击地压的重要地质因素。为研究断裂构造对冲击地压的影响,以峻德井田为工程研究背景,采用地质动力区划法,将井田内的断裂构造按照不同长度等级划分为Ⅰ-Ⅴ级断块,利用分形理论中的盒维法计算了Ⅴ级断块分形维数,分析了断裂整体分形特征和断裂分区分形特征,探究了断裂构造分形维数与构造应力分布状态、冲击地压之间的耦合关系。结果表明:(1)断裂整体分形维数与北西向断裂分形维数具有良好的一致性,北西向断裂对峻德井田冲击地压控制作用的程度较高,北东向断裂次之。(2)不同走向断裂的分形维数不同,表明不同走向断裂在空间展布上表现出明显的差异性,反映了分形维数与断裂构造复杂程度呈正相关,即分形维数越大,断裂构造空间分布特征越复杂,越容易诱发冲击地压。(3)区域内的构造复杂程度越高,构造应力集中程度越高,煤层冲击地压主要发生在高应力区,表明构造复杂程度与构造应力集中程度一致性较高。研究成果从分形维数角度对断裂构造进行定量分析,为冲击地压危险性预测及防治提供了新思路。 展开更多
关键词 断裂构造 冲击地压 分形特征 分形维数 构造应力
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径向不耦合装药爆破下页岩的动态应变分布及损伤分形特征
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作者 杨国梁 邹泽华 +1 位作者 张赫 李峰 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第3期26-32,42,共8页
为研究径向不耦合装药结构对炸药能量的传递和爆破效果的影响,提高炸药能量利用率,增强岩体破碎效果,通过将直径为50 mm,高度为100 mm的标准页岩试件钻孔后装填二硝基重氮酚,控制45 mg的小药量,同时设置1、1.5、2、2.5四种径向不耦合装... 为研究径向不耦合装药结构对炸药能量的传递和爆破效果的影响,提高炸药能量利用率,增强岩体破碎效果,通过将直径为50 mm,高度为100 mm的标准页岩试件钻孔后装填二硝基重氮酚,控制45 mg的小药量,同时设置1、1.5、2、2.5四种径向不耦合装药系数,进行爆破模型实验。通过超动态应变测试系统、互补集合经验模态分解方法处理试件轴向各测点应变波形,分析试件不同段应变规律,并基于计盒维数理论,计算比较应变变化以及各测点处截面的损伤分形维数,对比试件不同区段裂纹开展情况,结合应变曲线对四种径向不耦合系数爆炸能量传播规律进行分析。结果表明:通过对比应变曲线,总体上拉应变峰值大于压应变峰值,试件受到较大且反复的拉、压应力后,最终发生破坏。实验表明径向不耦合系数为1.5时显著提高炸药能量利用,能延长爆生气体作用时间。不耦合装药结构试件截面的损伤分形维数从上至下呈n型变化,当系数为1.5时试件各段损伤分布最均匀,裂隙区能充分扩展,爆破效果最好。 展开更多
关键词 不耦合装药结构 爆炸应力波 动态应变 爆破损伤 分形维数
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川东北地区二叠系大隆组深层页岩气储层孔隙结构及其分形特征 被引量:7
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作者 何陈诚 赵永强 +4 位作者 俞凌杰 卢龙飞 刘伟新 潘安阳 李楚雄 《石油实验地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期263-277,共15页
页岩储层特性是影响页岩气富集和开采的关键因素之一。四川盆地北部发育的上二叠统大隆组是重要的海相优质烃源岩,而针对川东北地区大隆组页岩储层的研究还有待深入。以川东北地区大隆组深层页岩为研究对象,利用高分辨率场发射扫描电镜... 页岩储层特性是影响页岩气富集和开采的关键因素之一。四川盆地北部发育的上二叠统大隆组是重要的海相优质烃源岩,而针对川东北地区大隆组页岩储层的研究还有待深入。以川东北地区大隆组深层页岩为研究对象,利用高分辨率场发射扫描电镜、二氧化碳吸附、氮吸附及高压压汞等技术,开展大隆组深层页岩储层不同孔径孔隙结构的定性—定量研究,并运用基于二氧化碳吸附的V-S模型、氮吸附的FHH模型和高压压汞的分形几何模型对不同孔径的孔隙进行分形拟合,表征页岩孔隙结构的复杂程度和非均质性特征。结果表明,川东北地区大隆组深层页岩储层发育丰富的纳米级有机孔和少量的无机孔,有机孔发育特征随有机质显微组分不同和分布形式差异而显示强的非均质性。大隆组深层页岩孔隙结构与龙马溪组深层页岩相似,以介孔和微孔为主,占总孔体积的90%以上;页岩孔隙结构主要受有机质丰度的影响。分形特征研究结果显示,深层页岩宏孔非均质性强于介孔和微孔。其原因可能为深层页岩微孔孔径较小,分布集中,成因单一,受成岩作用影响较小,孔隙结构较为简单,具有较小分形维数;而宏孔孔径较大,分布范围较广,成因多样,易受成岩作用影响,表现出强非均质性。深层页岩微孔—介孔因其丰富的储集空间和较强的自相似性,有利于页岩气的赋存、渗流和开采。 展开更多
关键词 非均质性 分形维数 孔隙结构 页岩储层 大隆组 二叠系 川东北地区
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