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To improve comminution efficiency, the effects of several process parameters on the comminution capability of high pressure water jet mill were investigated. Fractal dimension of particle size distribution, as an index of water jet mill comminution capability, was used for describing the fineness of the comminution product. Nine process parameters including the pump pressure, the mixing tube length and diameter, the coal particle mass flow rate, the diameter of feed material particle, the standoff distance, loading times, hardness of the target and the impact angle were investigated individually. The results obtained from this study provide deeper insight into the high pressure water jet comminution technology and a basis for process parameters optimization. We also show that the fractal dimension of particle size distribution can be used to monitor the comminution capability and estimate the degree of particle comminution. 相似文献
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A particular variety of volcanogenic country rock breccia is described; a contact breccia that has been identified at Venetia, River Ranch and Wimbledon kimberlite pipes. The contact breccia is clast supported with no juvenile kimberlite component, has tightly packed, angular fragments (with occasional rounding of smaller particles), and has a shear-fabric dipping towards the center of each kimberlite pipe or volcanic event. Clasts have preferred orientations parallel to the fabric. Photographs of the breccia in the open pit face and measured data from drill core are analyzed specifically to quantify the clast size distributions and clast shapes by means of fractal analysis. The fractal dimension is one means of characterizing the breccia because the dimension can be specific to a fragmentation mechanism. Clast size distribution fractal dimensions in the coarser particles (greater than circa 3 cm) range from greater than 3 for nonsheared breccia, down to circa 2.3 for the sheared breccia. Breccia characterization based on this fractal analysis suggests that fragmentation occurred initially from confined high-energy explosions, followed by collapse and abrasion by subsequently gravity-induced rockmass subsidence. All studied contact breccias produced a distinctive fractal signature in the finer particles (<3 cm) of circa 1.6 that can be explained by a comminution fragmentation process in that particular particle size range. It is suggested that these subsidence breccias require a substantial volume deficit at depth within the volcanic pipe in order to explain their origin and size. The methodology used in this study could be used to characterize any other volcanic breccia and further model their origins. 相似文献
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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 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
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散体云母片岩粒度分形特征及其与抗剪强度参数的关系 总被引：2，自引：0，他引：2
在室内试验的基础上,应用分形几何理论研究某露天矿排土场散体云母片岩的粒度分形特征,探讨了分维数与散体云母片岩物料中粗颗粒含量及其抗剪强度参数的相关性。研究结果表明：（1）分维数与散体物料中粗颗粒含量呈反方向变化关系,即分维数会随着粗颗粒含量的增大而减小;（2）当分维数值在1.887～2.631范围内时散体云母片岩粒度组成级配良好,说明分维数可以代替Cu、Cc用来表征散体岩石物料的粒度组成及其级配优良性;（3）在优良级配下分维数与散体剪切强度参数中的内摩擦角之间具有比较好的相关性,并呈负指数函数关系,而黏聚力与分维数规律性不明显。 相似文献
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大理岩冲击加载试验碎块的分形特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
应用分形几何的方法对冲击加载试验中大理岩破碎块度分布进行统计分析。结果表明,大理岩的冲击破碎块度分布具有分形特征,采用破碎分形维数对岩石破碎过程进行定量描述,可以合理地反映大理岩冲击破碎的程度;大理岩的平均破碎块度与冲击加载速率有着较强的相关性,随着加载速率的提高迅速减小;建立了能量吸收与破碎分维的关系,从能量吸收的角度可以较好地解释破碎分维的变化规律。破碎分维是评价岩石冲击破碎块度分布的理想指标,可较为全面地反映岩石冲击破碎的全过程。 相似文献
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岩石碎裂作用的分形尺度(英文) 总被引：4，自引：0，他引：4
各种各样的统计幂定律关系经常成功地被用来描述碎屑大小分布和断口形状 (不平整度 )的分级规律 ,表明碎裂作用是一种尺度不变的作用过程。一条新的有关岩石碎裂作用破裂能量的尺度律 ,可以由分形几何以及Griffith能量平衡的概念推导出来 ,而且它与先前三条关于大小缩减或Hall Petch关系的理论是相一致的。从材料强度的观点来看 ,断口形状的分形维数是形状因子和岩石Weibull均质系数的函数。在任何一次采集中 ,如果碎屑都是致密压实的 ,那么大小分布和碎屑不平整度的分形维数是相同的。然而有些地壳碎屑在三维体积上已不再是致密压实的 ,破裂的地壳可被当作分形的多孔物质来处理。在此情况下 ,地壳碎屑形状的分形容量与地壳断口大小分布的分形维数相关 ,可以预期 ,在大地构造及地震强度的分形分析中 ,地壳断口大小分布的分形维数可作为断裂制约条件之一。 相似文献
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断裂尺度的分形分布与其损伤演化的关系 总被引：3，自引：1，他引：2
借助于分形几何学和损伤力学的方法,重新考察和分析计算了有关的岩石断裂实验所提供的实验数据。分析计算结果表明:岩石断裂的损伤演化过程具有良好的统计自相似性,断裂尺度分布的分形维数能够很好地刻画岩石的损伤程度,并且在岩石断裂的损伤演化过程中,断裂尺度分布的分形维数(DL)随外载荷(σ)呈线性增大。对断裂尺度分布的分形维数而言,损伤演化过程是一个增维过程。根据计算结果给出了分形维数(DL)与损伤变量(ω)之间的经验关系。 相似文献
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研究石煤（腐泥煤）的孔渗特征,对于深入了解页岩气的吸附/解吸特征具有重要意义。基于分形几何原理,推导出煤岩不同类型孔隙和毛细管压力曲线的分形几何模型,并将孔隙分形维数分为渗透分维数和扩散分维数分别计算。根据压汞实验数据分析,利用双对数图计算了安康地区石煤孔隙结构的分形维数。研究结果表明:石煤渗透分维数Ds介于2.524~2.917,其与挥发分产率、水分含量、灰分产率和迂曲度呈正相关关系,与变质程度及平均孔径呈负相关关系;扩散分维数Dk介于2.488~2.931,其与变质程度、挥发分产率、水分含量和平均孔径呈正相关关系,与灰分产率和迂曲度呈负相关关系;在物性方面,渗透分维数随孔隙度增大而减小,渗透性的分形表征与扩散分维数呈负相关关系,这说明渗透孔越不均一,煤岩孔隙度就越大,而扩散孔的均一化程度可以为评价石煤储层物性提供重要依据。 相似文献
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A fundamental yet still unresolved puzzle provided by cataclasis is whether particle size reduction mostly progresses through time by the same fragmentation mechanism or not. Available field, laboratory and numerical modelling results on the evolution of cataclastic rocks are still controversial. The evidence that cataclastic rocks exert a primary control on the frictional strength, stability, seismic velocity and permeability properties of fault zones encourages further research on cataclasis. Here, we report data on particle shape from natural cataclastic rocks in poorly layered carbonates in the Apulian foreland of the Southern Apennines of Italy. Particle shape analyses show that particle angularity decreases with increasing size and, for a given size class, it decreases with increasing fractal dimension of the particle size distribution. These results offer support to the temporally and spatially variable nature of rock comminution. 相似文献
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The drilling comminution is theoretically and experimentally analysed by a fractal approach. An extension of the Third Comminution Theory is developed to evaluate the energy dissipation in the process: it occurs in a fractal domain intermediate between a surface and a volume. The theoretical assumption of a material ‘quantum’ is experimentally observed. The experimental fragment analysis evidences the characteristic size of separation between primary cutting and secondary milling. A global power balance for the drilling process is also presented and permits the prediction of drilling velocity. It shows also how the dissipation energy density (drilling strength) is not a constant parameter, but decreases considerably with the size scale. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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南海东部69柱粒度分维指标与气候代用指标的分形比较及其意义 总被引：3，自引：0，他引：3
南海69柱粒度数据分析表明,晚更新世以来,粒度在0.2~11μm的标度范围内具有分形特征,粒度分维值DS为1.72~2.02,平均1.84;不同时期粒度分维值明显不同,氧同位素1期(冰后期)为1.88,氧同位素2期(冰期)为1.81,温暖的冰后期粒度分维值高且变化幅度大,寒冷的冰期粒度分维值低且变化幅度小,表明粒度分维值DS对沉积物的形成环境演化具有良好的指示意义。运用R/S分析法,对69柱沉积物的粒度分维值DS、UK37法估算的表层海水古温度、浮游有孔虫的δ18O、δ13C及其转换函数计算的冬季表层海水古温度、夏季表层海水古温度、季节性温差、沉积物SiO2、CaCO3含量9项指标进行尺度重整分析计算,得到其时间序列分维值DH分别为1.2855、1.1712、1.2659、1.4244、1.2719、1.2214、1.2979、1.1366、1.1609。虽然这些气候指标是用不同物理单位测量的,但运用分形分析可以对它们进行数学比较,粒度分维值DS与季节性温差二者的时间序列分维值DH最接近,从分形理论方面进一步证实粒度分维值DS的变化主要反映气候的冷暖变化。综合粒度分维值DS及其他气候代用指标分析,识别出南海东部全新世以来的4次突发事件。 相似文献
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Whilst faulting in the shallow crust is inevitably associated with comminution of rocks, the mechanical properties of the comminuted granular materials themselves affect the slip behavior of faults. Therefore, the mechanical behavior of any fault progresses along an evolutionary path. We analyzed granular fault rocks from four faults, and deduced an evolutionary trend of fractal size frequency. Comminution of fault rocks starts at a fractal dimension close to 1.5 (2-D measurement), at which a given grain is supported by the maximum number of grains attainable and hence is at its strongest. As comminution proceeds, the fractal dimension increases, and hence comminution itself is a slip weakening mechanism. Under the appropriate conditions, comminuted granular materials may be fluidized during seismic slip events. In this paper, we develop a new method to identify the granular fault rocks that have experienced fluidization, where the detection probability of fragmented counterparts is a key parameter. This method was applied to four fault rock samples and a successful result was obtained. Knowledge from powder technology teaches us that the volume fraction of grains normalized by maximum volume fraction attainable is the most important parameter for dynamic properties of granular materials, and once granular fault materials are fluidized, the fault plane becomes nearly frictionless. A small decrease in the normalized volume fraction of grains from 1 is a necessary condition for the phase transition to fluidization from the deformation mechanism governed by grain friction and crushing by contact stresses. This condition can be realized only when shearing proceeds under unconstrained conditions, and this demands that the gap between fault walls is widened. Normal interface vibration proposed by Brune et al. [Tectonophysics 218 (1993) 59] appears to be the most appropriate cause of this, and we presented two lines of field evidence that support this mechanism to work in nature. 相似文献
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目前“双碳”减排的背景下,砂岩咸水层是最具潜力的二氧化碳封存介质,其孔隙结构特征决定了流体的运移及封存效率,对其进行研究具有重要的科学意义。分形维数常用于定量表征砂岩孔隙结构在三维空间中的分布规律,但以往对砂岩孔隙迂曲度分形特征进行研究时,多依赖于孔隙率、平均孔隙半径、平均迂曲度等特征值计算分形维数,并不能很好的反映岩石孔隙排列分布及孔隙连接的非均质性。文章将砂岩孔隙结构概化为具有迂曲度的毛细管,首先通过核磁共振成像（MRI）技术获取岩石片层图像,以盒维数法获得孔径分布分形维数;随后以孔径分布分形维数为目标值,结合不同迂曲度下的毛细管数量与孔径的分形标量关系,迭代计算迂曲度分形维数。与传统的分形维数计算方法相比,该研究确定的迂曲度分形维数更能体现岩石内部不同孔隙排列方式引起的迂曲度差异。 相似文献
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通过饱和级配破碎泥岩的压实试验,得到了不同级配下试样轴向位移和粒度分布分形维数随轴向应力变化曲线,分析了Talbol幂指数对饱和破碎泥岩压实变形与粒度分布的影响规律,建立了一种饱和破碎泥岩压缩模量与轴向应力的关系式。试验结果表明,饱和破碎泥岩的压实过程可分为2个阶段,即0~4 MPa的快速变形阶段和4 MPa后的缓慢变形阶段。其中,约80%的变形发生在快速变形阶段。轴向位移、压缩模量与粒度分布分形维数均可用轴向应力的指数函数拟合。相同轴向应力下,Talbol幂指数越大,试样轴向位移越大,粒度分布分形维数越小。轴向应力大于8 MPa后,各级配试样的粒度分布分形维数相差很小,且随着轴向应力的进一步增大,各级配试样的分形维数差异将继续减小,最终,分形维数将趋于一致。在加载初期,试样压实变形主要以岩石颗粒移位为主;而在加载后期,试样的压实变形则以颗粒破碎为主。 相似文献
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湘中锑矿带断裂体系分维及其对成矿流体运移和矿床定位的指示作用 总被引：7，自引：0，他引：7
根据分形理论计算了湘中各锑矿带断裂体系的计盒维数和信息维数。通过对各矿带断裂体系分维特征与锑矿分布之间关系的分析,发现断裂体系的分维高值区与锑矿分布密集区相对应,这不仅表明断裂是成矿流体运移的主要通道,同时也表明断裂体系分维特征是定量描述锑矿床定位及成矿流体运移,聚集条件的一个重要参数。 相似文献
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为定量获得土壤结构对其水力性质的指示作用,室内实验选用华北平原子牙河流域原状土样为研究对象,用张力计法和激光粒度分析仪分别测定土壤水分特征曲线和样品粒度分布,基于分形理论计算土壤粒度分布的分形维数,采用实验测定与模型验证相结合的方法对水分特征曲线进行分析.结果表明,土壤颗粒粒度分布在[10 μm,50 μm]区间内的分段分维值是表征土壤粒度累积分布显著上升段特征的关键参数,与0~80 kPa吸力范围内的土壤水分特征曲线幂函数模型拟合参数(a、b)有极显著相关关系.研究区内土壤水分特征曲线以分形形式表达的幂函数模型为:θ=100.78×(3-D)S(D-3)/3,利用土壤结构分形特征能够有效指示其水力性质. 相似文献
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用盒维数方法估计了受压岩石表面断裂带的分维值,研究了分维值随载荷、结构(平板伏试件合圆孔或与加载方向成不同角度的割缝)、岩性(大理岩、灰岩、砂岩)和粒度的变化特征,分析了统计自相似性成立的范围与岩性和粒度的关系。研究结果表明。在微裂纹发育未连通为宏观断裂带阶段,分维值随载荷上升而上升,当宏观断裂带形成之后,分维值保持为常数,且随岩性不同而不同。对于所测三种岩石,自相似性成立的尺度范围的上限为颗粒尺寸的Zyljlo倍。最后,结合岩石破裂过程的能量耗散机理,讨论了岩石分维断裂的物理意义。 相似文献
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根据分形理论，以西藏樟木滑坡群为例，详细分析了滑坡活动时空结构的信息维特征和滑动带土粒度分布的分形结构特征。结果表明，滑坡活动具有很好的分形现象；滑动带土的粒度分维值一般在２～３之间，其平均值约为２．８，分维可作为描述滑动带土粒度成分的参数。在此基础上，探讨了分维的研究意义 相似文献
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红层软岩内部孔隙具有随机、多样化的分布特点,孔隙结构的变化是影响其宏观力学性能的关键所在。由SEM扫描电镜获取岩样不同饱水时间下的细观结构图像,根据盒维数法计算出孔隙的分形维数,发现随着饱水时间的加长,孔隙的分形维数呈现增大趋势。同时对孔隙的数量、大小进行统计分析,得出不同饱水时间下岩样内部孔隙的分布特征。基于多重分形理论,采用统计矩的方法对孔隙结构进行定量表征。结果表明,孔隙结构的分配函数与q阶次趋于线性关系,验证了该结构的自相似性与无标度性,由广义分形维数D(0)>D(1)>D(2)说明了孔隙具有多重分形特征,由多重分形谱参数分析了孔隙结构的不规则性与复杂程度,更好地表征孔隙大小各异的分布情况。结合孔隙结构的多重分形特征与岩样抗压强度,建立起孔隙结构变化与其力学性能的关联性,对研究红层软岩的损伤过程具有一定的指导意义。 相似文献