分割地震剖面的分形特征研究

本文针对地球物理中地震剖面图象的分割,进行特征提取和计算的探讨．分析了纹理结构的自相似性特性,应用分形原理进行分形维数的估测,探索了用分形特征进行图象分割的可行性．     

基于CT扫描图形的混凝土单轴压缩动力破坏过程分形研究

当前利用CT研究混凝土处于"观察研究阶段",未能对CT试验资料进行定量地描述,严重浪费了CT数资源。本文利用与CT扫描仪配套的便携式动力加载设备,进行了混凝土动力加载实时扫描试验;记录了混凝土动力加载破坏的全过程。根据所获混凝土各受力阶段的CT扫描图,借助于数字图像处理技术和差分盒维数方法,得出了混凝土试样的裂纹演化图像,并计算了试样CT扫描图的分形维数,从细观层面上对混凝土在动荷载作用下的裂纹演化规律进行了定量化研究。在动力单轴压缩荷载作用下,混凝土试样的裂纹穿越骨料追随能量释放最快路径发展;混凝土试样的CT扫描图像有很好的分形特征;以分形维数建立的损伤变量能较好地反映出混凝土试样损伤裂纹的演化规律;分形维数可作为研究混凝土裂纹演化的定量参数。     

近断层地震动和单自由度体系地震反应的分形特征分析

从分形几何的新视角出发,分析近断层地震动的不规则性和复杂性.利用盒维数法计算了来自台湾集集地震和美国北岭地震的30条近断层地震动加速度时程的分形维数.计算结果表明,这些地震动加速度时程具有统计分形特征.近断层地震动运动特征对其分维数影响明显,滑冲效应脉冲地震动的分维数平均值最小,向前方向性效应脉冲地震动的分维数平均值居中,无脉冲地震动的分维数平均值最大,其波形不规则程度也最高.而且,地震动时程的分维数反映了其频谱特性,可作为频谱周期的表征参数.地震动的分维数D与特征周期Tc具有较强的负相关关系.最后,对于近断层地震动作用下单自由度(SDOF)体系的弹性和非弹性动力反应时程,应用盒维数法计算了其分形维数,考察了其分形性质.     

煤层气赋存的分形特征研究

本文利用红外热成像手段,对微小煤样内的甲烷吸附区进行了观察,并评估其吸附特征与在煤中的分布规律.研究表明煤中存在不同尺度与甲烷吸附能力的甲烷富集区,吸附/解吸甲烷时,甲烷富集区比邻近区域具有更明显的升温/降温现象.通过图像处理的方法对不同吸附压力条件下的红外热像图中的甲烷富集区进行提取,采用盒维数进行统计发现甲烷富集区符合分形规律.试验表明随着吸附压力升高,甲烷富集区的分形维数增大,分布初值减小.对两个不同煤田的煤层气富集区进行统计表明：从微米级到千米级尺度范围内,甲烷富集区分布具有分形特征,且分形维数均在1.5~2.00之间.

     

典型风场的分形特征及分形模拟

本文对于由风洞试验得出的不同风场类别的脉动风速进行了盒维数的分析,发现各类风场的盒维数明显不同,而采用传统数值模拟方法模拟的A、B、C三类风场的脉动风速的盒维数几乎没有变化。为了弥补脉动风速传统数值模拟方法的缺陷,采用包含分形维数的Weierstrass-Mandelbro函数模拟A、B、C三类风场的脉动风速,并与由风洞试验得到的各类风场的脉动风速的盒维数,湍流度,功率谱等特征进行对比。结果表明分形模拟方法所得的脉动风速的盒维数在各类风场中明显不同,且随着湍流度的增大而减小,并且分形模拟方法模拟的脉动风速谱和风洞试验的脉动风速谱更加接近。     

分形维数计算结果的可靠性

本文以大量分形维数计算结果的实例为基础，着重讨论了影响分维值可靠性的因素，特别指出对于未知动力学系统的自然界中的分形，很难获得真正的分形维数，若研究统计分形维数的变化特征，在采取了某些措施之后，其分维值可比，可用。     

岩石单轴高温蠕变试验装置

近年来,国际上广泛开展岩石流变学研究,模拟岩石在地壳内的物理状态和破坏过程,以寻求地球动力学及地震等灾害性地质现象的物理基础。时间是流变学研究中非常重要的参数。同一物体,在相同的温度、压力条件下,表现的流变特征依赖于所持续作用的时间。岩石材料单轴高温蠕变装置,正是为了研究在长期稳定压力和高温环境下,岩石变形和破坏过程随时间的变化这一目的而设计制造的。目前,国际上进行岩石蠕变试验的手段、形式不一,但绝大多数是利用丝杠或液压加载方式。这种加载     

基于分形维数的自适应信号滤波方法

信号滤波是信息科学中的基础性技术之一,在通讯、国防等众多领域有着广泛的应用.本文通过分形维数的计算给出了一种自适应分形滤波方法.实验仿真证明这种方法能有效地去除信号中的噪声.     

冻土应力-应变曲线的分形逼近

基于冻土应力 应变曲线的细观结构具有分形性质的事实 ,提出了逼近冻土应力 应变曲线的分形方法 .利用分形几何中的线性双曲迭代函数系统 (LHIFS)理论 ,选取垂直压缩因子为参数建立了逼近冻土应力 应变曲线的LHIFS ,其次讨论了使LHIFS生成的线性分形插值函数 (LFIF) (即LHIFS的吸引子 )成为冻土应力 应变曲线的最佳逼近时垂直压缩因子应取的最佳点的计算方法 ,然后给出了利用最佳点求冻土应力 应变曲线分形维数的方法 ,最后给出了简单例子 .提出的方法为编程模拟具有分形性质的地质材料的应力 应变曲线及计算其分形维数提供了一般方法 .     

1976年黑山,砣矶二次震群多分形特征研究

依据“固定半径法”的定义及原理,对１９７６年黑山、砣矶震群的时间结构的广义维数Ｄｑ－１和标度指数谱ｆ（ａ）－ａ曲线的特征进行了初步研究。结果表明二次前兆震群表现出各自的特征,即砣矶震群地震时间多分形结果出现剧变型异常、其表征为ｑ为负值时Ｄｑ值大,ｑ为正值时Ｄｑ减小且变化幅度大。与此同时,ｆ（ａ）两端下降,ａ跨度也较大,而黑山震群地震时间多分形结构没有出现明显异常,Ｄｑ－ｑ曲线平缓,ｆ（ａ）－ａ谱曲     

单轴压缩条件下房山花岗岩超声波速度成像实验研究

在实验室对房山花岗岩进行单轴压缩加载,通过布设在岩石四周的26个超声波探头,在不同变形阶段,观测了岩石的超声波速度,反演了P波速度结构。速度成像结果显示,在压实和线弹性变形阶段,P波速度逐步全局升高。最终失稳破裂前,高速区域范围逐渐收缩,同时,形成条带低速带,最终失稳破裂发生在低速带上。     

高温作用后砂岩力学性质研究

对临沂市莒南县砂岩进行经历25~850℃高温作用后的力学试验。结合扫描电镜技术对高温作用后砂岩试样的物理力学性质和微观结构的变化规律进行观察。研究表明:砂岩的峰值强度在25~400℃间存在一定的波动,但整体上变化不大;在400℃以后,试样的峰值强度开始迅速下降;砂岩试样的变形位移总体上随处理温度升高而增大,在400℃以前变化不大,当温度高于400℃后峰值强度对应的位移迅速增加。扫描电镜图片显示当加热温度越高时砂岩微观孔隙越多,特别是在500℃时,部分颗粒胶结物已经遭受破坏。     

单轴分级循环加载时冻结粉质黏土的动力特性试验研究

为研究冻结黏土的动力特性,在不同温度(-0.6℃,-1.0℃,-1.5℃)和不同频率(0.5 Hz,1.0 Hz,1.5 Hz,2.0 Hz,3.0 Hz)时开展单轴分级加载试验。结果表明,随动应变幅的增加,温度和加载频率对土的动刚度、阻尼特性和残余应变特性的影响越来越显著;骨干曲线均呈线性变化特征,相同动应变幅时动刚度随温度的降低和频率的增加而增大;阻尼比随动应变幅的增加先增加再逐渐减小,加载末期呈略微增加趋势;相同动应变幅值时阻尼比随温度的降低和频率的增加而减小;同一级荷载下残余应变随循环次数呈线性不断增加,加载级数越高,残余应变增长越快;不同温度和频率时dε_(pd)/dt随动应变幅的增加而增大,相同动应变幅时dε_(pd)/dt随温度的升高和频率的降低而增大。     

高温中植筋胶拉伸抗剪强度试验研究

为了研究高温中植筋胶的拉伸抗剪强度,进行了57个植筋试件在不同温度下的拉拔试验。试验温度共11个,温度范围为25～350℃。采用电炉加热升温,当到达设定温度后立即进行拉拔实验,每个温度下做5组试件。试验中量测电炉温度,植筋试件温度,植筋滑移和拉拔力。试验结果表明：随着温度升高,植筋胶的拉伸抗剪强度显著下降,当温度高于350℃后,植筋胶基本丧失承载力,约为常温下的4%左右。     

Quantitative particle size,microtextural and outline shape analyses of glacigenic sediment reworked by paraglacial debris flows

Particle size analysis and scanning electron microscopy have been used with some success to differentiate sediments sampled from varying geomorphological environments. In the paraglacial environment, however, discrimination of paraglacially reworked deposits from in situ glacigenic deposits has proven to be problematic. We consider till sediments that have been reworked by paraglacial debris flows and in situ, unreworked parent material, and apply a series of quantitative techniques in an attempt to discriminate samples from each environment. Initial analysis of particle size suggests some eluviation of fines from the debris‐flow‐reworked deposits but is of insufficient significance to allow reliable differentiation of geomorphological environment. Similarly, although slight differences are identified in terms of quartz grain surface microtextures and quartz grain outline shape, subsequent PCA, cluster and Fourier analyses fail to reliably differentiate quartz grains from each geomorphological environment, owing to high levels of intra‐sample heterogeneity. This lack of apparent difference may arise from a lack of paraglacial process operation of significant magnitude or duration for a characteristic process imprint to emerge at this scale of observation. Accordingly, further assessment of particle‐size and microtextural characteristics of glacial and paraglacial sediments may be most fruitful where sediments have been reworked over long distances. Moreover, differentiating glacial from paraglacial deposits is likely to yield the most reliable results where rigorous statistical analyses are combined with a wide range of sedimentological and geomorphological techniques. Copyright © 2008 John Wiley and Sons, Ltd.     

等效拉压荷载下饱和粉质黏土的弹塑性变形特性研究

动三轴试验中,若在一定轴向静偏应力基础上施加对称正弦波荷载,土体会在荷载正半部分出现轴向压缩状态,而在荷载负半部分有可能因为侧向应力大于轴向应力而出现轴向等效拉伸状态,将此类荷载暂称为等效拉压荷载。为研究等效拉压荷载下饱和粉质黏土的弹塑性变形,设计了多级正弦波荷载室内不排水动三轴试验。依据试验数据揭示了围压、静偏应力、动偏应力和压实系数对土体弹塑性变形发展的影响,并提出用拉压效应系数来确定轴向塑性累积应变的发展趋势。研究表明:若取轴向压缩方向为正方向,拉压效应系数存在一临界值,当实际值大于临界值时,塑性累积应变向负方向发展,反之则向正方向发展或基本保持不变;同时Hardin模型可以较好地描述饱和粉质黏土的动弹模-动应变关系,且塑性累积应变向负方向发展时动弹模量普遍偏小。     

Composite suspended sediment particles and flocculation in glacial meltwaters: preliminary evidence from Alpine and Himalayan basins

Research over the last decade has shown that the suspended sediment loads of many rivers are dominated by composite particles. These particles are also known as aggregates or flocs, and are commonly made up of constituent mineral particles, which evidence a wide range of grain sizes, and organic matter. The resulting in situ or effective particle size characteristics of fluvial suspended sediment exert a major control on all processes of entrainment, transport and deposition. The significance of composite suspended sediment particles in glacial meltwater streams has, however, not been established. Existing data on the particle size characteristics of suspended sediment in glacial meltwaters relate to the dispersed mineral fraction (absolute particle size), which, for certain size fractions, may bear little relationship to the effective or in situ distribution. Existing understanding of composite particle formation within freshwater environments would suggest that in‐stream flocculation processes do not take place in glacial meltwater systems because of the absence of organic binding agents. However, we report preliminary scanning electron microscopy data for one Alpine and two Himalayan glaciers that show composite particles are present in the suspended sediment load of the meltwater system. The genesis and structure of these composite particles and their constituent grain size characteristics are discussed. We present evidence for the existence of both aggregates, or composite particles whose features are largely inherited from source materials, and flocs, which represent composite particles produced by in‐stream flocculation processes. In the absence of organic materials, the latter may result solely from electrochemical flocculation in the meltwater sediment system. This type of floc formation has not been reported previously in the freshwater fluvial environment. Further work is needed to test the wider significance of these data and to investigate the effective particle size characteristics of suspended sediment associated with high concentration outburst events. Such events make a major contribution to suspended sediment fluxes in meltwater streams and may provide conditions that are conducive to composite particle formation by flocculation. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

高温后足尺有粘结预应力混凝土梁板力学性能研究

针对足尺有粘结预应力混凝土梁板高温后的抗弯承栽力开展了非线性计算分析。结果表明,综合配筋指标、有效预应力对高温后极限弯矩与常温下极限弯矩比值M_u~A/M_u的影响不大,预应力度和预应力筋的保护层厚度对M_u~A/M_u影响显著。高宽比近似相同的有粘结预应力混凝土梁,当第一排钢筋的保护层厚度相同时,受火时间为3 h,高度为700 mm的梁高温后截面承栽力下降幅度最大约为30%,高度为4500 mm的梁高温后截面承栽力下降幅度不到10%,高温后大尺度梁的力学性能优于小尺度梁。给出了考虑预应力筋保护层厚度和预应力度影响的有粘结预应力混凝土板M_u~A/M_u的计算公式,以及综合考虑预应力筋、非预应力筋合力点到梁底距离和预应力筋梁侧保护层厚度影响的有粘结预应力混凝土梁M_u~A/M_u的计算公式。     

Studies of electrical properties of rocks under high temperature and pressure

Studies of the rocks′ electrical properties under high temperature and pressure have found favors in the geophysicist′s eyes, because those studies are becoming to be the important methods to understand the earth′s interior materials, their migration and evolution. This article introduces the development and significant of those studies from the measurements, instruments and affections, etc.     

火灾高温作用下波纹腹板钢梁剪切屈曲系数研究

波纹腹板钢梁具有优良的抗剪切性能,在常温条件下,它的剪切屈曲模式通常有3种：局部剪切屈曲、总体剪切屈曲和相关剪切屈曲。根据火灾燃烧不同时刻波纹腹板钢梁的温度变化,考虑火灾高温对结构钢材料性能的影响,研究了波纹腹板钢梁在火灾高温作用下的3种剪切屈服模式,给出了高温下波纹腹板钢梁临界剪切屈曲应力和剪切屈曲系数的计算表达式,分析了其随火灾温度的变化趋势,提出在进行火灾高温作用下的波纹腹板钢梁的力学性能分析时,应首先根据钢梁剪切屈曲系数的变化,准确判断其在火灾燃烧不同阶段所处的受力状态,从而使火灾高温下波纹腹板钢梁的受力分析更加精确合理。