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基于3D打印的粗糙结构面模型表征及渗流特性试验研究 被引量：2
1
作者 王培涛 黄浩 +2 位作者 张博 王路军 杨毅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期725-736,共12页
基于Weierstrass-Mandelbrot(W-M)分形函数开展三维粗糙结构面表征,讨论了W-M典型几何参数对三维曲面形态影响,分析确定对应于典型Barton节理JRC轮廓线的二维与三维W-M几何参数。基于自主设计结构面渗流测试系统,结合3D打印开展不同分... 基于Weierstrass-Mandelbrot(W-M)分形函数开展三维粗糙结构面表征,讨论了W-M典型几何参数对三维曲面形态影响,分析确定对应于典型Barton节理JRC轮廓线的二维与三维W-M几何参数。基于自主设计结构面渗流测试系统,结合3D打印开展不同分形参数和开度的裂隙渗流试验,试验结果表明:随着水力梯度和粗糙度的增加,流体的流动表现出明显的非线性,Forchheimer方程的系数A与B都随着裂隙粗糙度的增加而增大,随着裂隙开度的增加而减小;随着裂隙粗糙度的增加,临界雷诺系数Rec趋于减小,说明流体流动趋于非达西流动。光滑表面流体的流场流速比较均匀;粗糙裂隙表面流场更加复杂,整个粗糙面上存在多个高流速区域和低流速区域。研究成果可为裂隙渗流特性研究提供了可靠的分析方法和模型。 展开更多
关键词 岩石裂隙 渗流试验 分形维数 粗糙度 3d打印
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基于岩体不连续面三维分形维岩体质量评价研究 被引量：14
2
作者 周福军 陈剑平 +1 位作者 徐黎明 谭春 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期2315-2322,共8页
岩体内部不连续面分布具有随机性、不规则性,但又具有统计自相似性。基于三维随机不连续面网络模拟技术,对岩体结构统计均质区内的不连续面进行计算机模拟,并应用分形理论计算岩体不连续面分布的分形维数。岩体不连续面分布分维数具有... 岩体内部不连续面分布具有随机性、不规则性,但又具有统计自相似性。基于三维随机不连续面网络模拟技术,对岩体结构统计均质区内的不连续面进行计算机模拟,并应用分形理论计算岩体不连续面分布的分形维数。岩体不连续面分布分维数具有尺寸效应,随着岩体尺寸增大分维数减小,到一定程度趋于稳定。这一稳定的分维值称之为表征分维数,用此值描述不连续面分布特征。将岩体不连续面分布的表征分维数与按传统岩体分类标准所得岩体质量等级进行对比,提出以岩体不连续面分布表征分维数为指标的岩体质量分类方法。在岩体分类基础上,提出基于表征分维数的岩体等效抗剪强度指标的折减计算。 展开更多
关键词 分形理论 三维表征分维数 岩体质量 等效抗剪强度指标
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基于ObjectARX的三维分形参数化绘图系统的研究 被引量：1
3
作者 修妍 马军海 +1 位作者 刘继海 张津涛 《工程图学学报》 CSCD 北大核心 2006年第5期105-109,共5页
三维分形图形对自然景物的模拟具有较好的效果,为方便三维分形图形在AutoCAD软件中的使用,对三维分形图形的参数化设计进行了研究,并基于ObjectARX开发了三维分形参数化绘图系统。以三维分形岩石为例介绍了该绘图系统的参数化设计过程,... 三维分形图形对自然景物的模拟具有较好的效果,为方便三维分形图形在AutoCAD软件中的使用,对三维分形图形的参数化设计进行了研究,并基于ObjectARX开发了三维分形参数化绘图系统。以三维分形岩石为例介绍了该绘图系统的参数化设计过程,即在研究三角形中点位移法生成分形曲面的基础上,提出了一种改进的中点位移法算法,使其生成为多面体,通过对多面体的参数控制可使之生成形态各异的三维分形岩石,经过着色渲染后,具有较强的真实感。 展开更多
关键词 计算机应用 三维分形图形 参数化设计 三维分形岩石
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砒砂岩区地貌形态三维分形特征量化及空间变异 被引量：10
4
作者 张传才 秦奋 +2 位作者 王海鹰 李宁 李阳 《地理科学》 CSCD 北大核心 2016年第1期142-148,共7页
针对现有地貌形态三维分形模型结构存在的不足,构建一个新的地貌形态三维分形维数测算模型。基于该模型对砒砂岩区274个小流域的地貌形态三维分形维数进行计算并分析其空间变异规律。研究表明：1基于该模型计算的分形维数能更准确地反... 针对现有地貌形态三维分形模型结构存在的不足,构建一个新的地貌形态三维分形维数测算模型。基于该模型对砒砂岩区274个小流域的地貌形态三维分形维数进行计算并分析其空间变异规律。研究表明：1基于该模型计算的分形维数能更准确地反映地貌形态复杂度信息;2砒砂岩区小流域地貌形态三维分形维数介于1.683 6~1.948 6之间;3地貌形态三维分形维数整体上覆土砒砂岩区（均值为1.765 9）〈裸露砒砂岩强度侵蚀区（均值为1.785 4）和剧烈侵蚀区（均值为1.774 8）〈覆沙砒砂岩区（均值为1.796 6）。由于地表覆盖物、砒砂岩裸露程度和土壤侵蚀机理的差异而形成的不同地貌特征是该区地貌形态分形特征空间变异的主要原因。 展开更多
关键词 地形量化 砒砂岩 地貌形态三维分形 空间变异
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分形岩石裂隙中渗流扩散运动的试验研究 被引量：20
5
作者 崔溦 邹旭 +2 位作者 李正 江志安 谢武 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3553-3562,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 岩石裂隙 渗流 分形维数 粗糙度 室内试验 3d打印 立方定律
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基于三维重构的冻融岩石细观损伤研究 被引量：2
6
作者 张慧梅 慕娜娜 《力学与实践》 北大核心 2021年第5期687-694,共8页
为了研究冻融作用下岩石的细观损伤劣化机理,以冻融岩石CT扫描试验为基础,红砂岩CT图像为研究对象,借助三维重构技术和分形理论,获取表征岩石细观结构特征的孔隙率和分形维数,定义用分形维数表征的冻融岩石损伤变量,分析冻融环境下红砂... 为了研究冻融作用下岩石的细观损伤劣化机理,以冻融岩石CT扫描试验为基础,红砂岩CT图像为研究对象,借助三维重构技术和分形理论,获取表征岩石细观结构特征的孔隙率和分形维数,定义用分形维数表征的冻融岩石损伤变量,分析冻融环境下红砂岩的细观损伤演化规律。结果表明:通过图像处理和三维重构技术能够获得表征岩石宏观损伤劣化以及细观孔隙结构发育情况的三维数字化模型;损伤演化方式对应着岩体内部孔隙发育情况,随着冻融次数的增加,红砂岩的孔隙率逐渐增大,分形维数则逐渐降低;基于细观孔隙与裂纹扩展形态的分形特征定义的冻融岩石损伤变量,与宏观建立的损伤变量具有较好的一致性,能够很好地从细观结构变化的角度说明岩石的冻融破坏过程。 展开更多
关键词 冻融岩石 图像处理 三维重构 分形理论
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深部岩体力学研究与探索 被引量：657
7
作者 谢和平 高峰 鞠杨 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2161-2178,共18页
当今世界经济的迅速发展,地球浅部矿物资源逐渐枯竭,资源开发不断走向地球深部。目前煤炭开采深度已达1 500 m,地热开采深度超过3 000 m,有色金属矿开采深度超过4 350 m,油气资源开采深度达7 500 m,深部资源开采已成为常态。但是深部资... 当今世界经济的迅速发展,地球浅部矿物资源逐渐枯竭,资源开发不断走向地球深部。目前煤炭开采深度已达1 500 m,地热开采深度超过3 000 m,有色金属矿开采深度超过4 350 m,油气资源开采深度达7 500 m,深部资源开采已成为常态。但是深部资源开发中常伴随着重大灾害事故,难以有效预测与防治,一方面说明深部岩体可能存在着完全异于浅部的力学本构行为,另一方面说明目前岩石力学理论发展已滞后于人类岩土工程实践活动,难以进行有效、科学指导,亟待探索和开拓。目前人们对超深部的岩石性质和行为还缺乏了解,一些基本概念和基本理论还尚未建立。深部是什么?多深算进入深部?浅部和深部有什么本质不同?经典力学理论能否描述超深部岩体力学行为?如何揭示深部岩体开发扰动影响下那"看不见,摸不到"的黑箱力学过程?深部环境(如地震地质环境、化学环境、热力学环境和微生物环境)如何对能源开发与存储、CO2与核废料地质处置等重大工程发生在岩石中的微观过程共同产生影响等等,这些重大的、基础性岩石力学科学问题亟待人们做出回答。从煤炭开采中的岩石力学问题研究入手,对以上深部岩体力学的一些共性的概念性和基础性问题进行探讨。指出深部静水压力是深部岩体应力状态的典型基本特征。深部不是深度,而是一种力学状态。发展有别于传统岩体力学的基于应力空间路径的采动岩体力学。提出将CT技术、3D打印技术和分形重构方法及应力冻结技术相结合的深部岩体力学的可视化研究手段,再现深部岩体在开发扰动下应力变化、裂隙演化、体积破裂、塑性失稳以及微观渗流等的力学行为和过程。这些工作将为深部岩体力学研究带来方法上的进步。 展开更多
关键词 岩石力学 开采扰动 地应力 分形重构 3d打印 应力冻结
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