为研究饱和度对冻结红砂岩动态压缩性能及能量特性的影响，对饱和度分别为0,25%,50%,75%和100%的冻结红砂岩进行SHPB动态冲击压缩试验。研究结果表明：不同饱和度的冻结红砂岩破坏机制主要受未冻水弱化效应、冻结强化效应和冻胀损伤效应3种机制的影响；当饱和度低于25%时，未冻结合水对岩石的动态力学性能产生弱化作用；当饱和度介于25%～75%之间时，冻结强化作用占主导地位；当饱和度高于75%时，水冰相变导致的冻胀损伤占主导地位。冻结红砂岩的峰值强度、耗散能、能量利用率随饱和度的增加均呈先减小后增大再减小的三段式分布规律，且具有明显的应变率效应，而冻结红砂岩冲击压缩破坏的分形维数随饱和度的增加呈先上升后下降再上升的趋势。冻结红砂岩的冲击压缩力学性质及其能量特征均与冻结强化和冻胀损伤的相互作用密切相关。
在新疆大范围寒区矿产资源开发中，边坡矿岩冻融灾害问题突出。为研究寒区边坡冻融岩石细观结构的演化特征，开展了0～120次循环冻融试验，基于低场核磁共振技术获得了循环冻融过程中岩石的细观结构参数。分析结果表明：随着循环冻融次数的增加，岩石核磁孔隙度呈现三个阶段变化特征，T2谱曲线在前20次循环冻融时变化明显，且变化主要表现在第2个峰。循环冻融岩石内部孔隙具有明显的分形特征，孔隙分形维数随循环冻融次数的增加呈现“V”字型变化，60次循环冻融时分形维数最小；随着分形维数的增大，孔隙的复杂程度增加，连通性增强。循环冻融过程中，中孔隙主导了岩石的细观结构演化。
冻土中的渗透系数对于评估冻土工程中的水,热和溶质迁移至关重要。以往研究表明,渗透系数主要依赖孔隙结构,经常被描述为孔径大小和孔隙率,但是这两个参数并不能充分地表征孔隙结构。为加强对孔隙结构的描述,引用分形理论研究了冻土中的渗透系数。基于非均匀毛细管束模型和分形理论,提出了饱和冻土中渗透系数的分形模型,并提出通过土体冻结特征曲线获取冻土中孔径分布的理论方法。为了验证分形模型的有效性,对已有实验数据进行分析。分析表明,分形渗透系数模型是毛细管分维、最大孔径、黏度和迂曲度的函数,孔径分布变化是导致冻土渗透系数变化的根本原因。通过对比,计算值与实测值吻合较好。结果表明分形模型可以较好的预测冻土中的渗透系数,研究结果可为冻土渗透机理研究提供参考。
为解决高温冻土未冻水含量高、压缩性强对冻土路基造成的不良影响.以采自青藏高原粉质黏土为研究对象,从高温冻土的结构性出发,在负温环境下配置15%掺量的普通硅酸盐水泥、高性能硫铝酸盐以及普通硅酸盐水泥+高性能硫铝酸盐水泥的固化冻土试样,并通过烘干法、TDR技术、X射线衍射、扫描电镜与融化压缩试验,分析高温冻土固化前后土体总含水量、未冻水含量变化以及固化剂加入高温冻土后土体的物相成分,对比不同固化剂的固化效果,同时利用MATLAB编程开发CURVEEXTRACT图像分析系统对SEM图像进行预处理,将其导入Image-ProPlus6.0（IPP）软件中,对比分析高温冻土固化前后微观结构孔隙分布、形态以及定向性等特征.以土体孔隙定向性分维数与固化后压缩系数为桥梁,建立高温冻土固化后宏、微观之间的关系.结果表明,固化后土体总含水量减小,未冻水含量增多,由于固化剂产物的胶结作用,土颗粒整体呈现团聚状态,固化效果越好大颗粒越多,内部孔隙面积减小且孔隙由狭长状向等轴状转化,土体孔隙更加均匀化,土体孔隙定向性分维数D_f与融化压缩系数av之间存在良好的线性关系,固化效果越好,土体孔...
为阐明青藏高原多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分布(PSD)非均匀性和异质性的变化特征,在青藏高原长江源区,根据高寒草甸的退化梯度,选取了未退化区域、轻度退化区域、中度退化区域、重度退化区域和极重度退化区域,测定了高寒草甸退化过程中土壤的粒径分布、饱和导水率、孔隙度与有机质含量.运用多重分形理论,并结合土壤颗粒分布与土壤理化特性等参数的相关性进行分析,为高寒草甸退化对长江源高寒土壤性质变化的影响的定量研究提供一种精确的分析方法.结果表明:随着青藏高原多年冻土区高寒草甸退化程度的增加,土壤颗粒呈粗粒化趋势,多重分形参数中容量维数(D0)随之增大,表征PSD宽度随之增大;信息维数(D1)、信息维数/容量维数(D1/D0)、关联维数(D2)、奇异谱宽(Δα)可从不同角度反映的土壤PSD的非均匀性与局部异质性随着高寒草甸退化有先增大后减小的趋势,中度退化区域的土壤PSD不均匀性最大.研究发现,研究区土壤多重分形参数与细砂含量、土壤的孔隙度、有机质含量具有较明显的相关性.多重分形参数能准确描述高寒草甸退化过程中土壤粒径分布的细微差别,可作为反映土壤性质的潜在指标.
月球探测和月球资源的合理利用引起了广泛关注,月球撞击坑的研究可以提供月球的重要信息.统计研究表明,撞击坑的直径和大于该直径的撞击坑数目之间满足分形分布N(≥D)∝r-FD,撞击坑的深度和撞击坑的直径满足多项式关系d=kdDn.简化月球表面撞击过程为一个简单的完全非弹性碰撞,可以得到撞击的动力学微分方程;对撞击过程的阻力项做非线性近似并忽略非齐次项,可以得到撞击方程的解析解:y=dtanh(kdt).由此得到撞击物的撞击速率随撞击深度二次方减小:v=kd2-ky2,撞击坑形貌方程满足方程:lnr=1nlnkvdT2-nβr.理论推导撞击坑的深度和撞击坑的直径满足多项式关系,这和实际撞击坑的统计结果相符合.在无标度区域,撞击物的速率和大于该撞击速率的撞击物数目之间满足分形关系:N(≥v)∝v-FD,速率分布为:f(v)∝v-(FD+1).
利用计算机图像处理系统对长春地区季冻土的SEM图像进行分析,结合分形理论,对土的微观结构、结构单元体的大小、形状、分布以及定向性进行定量评价,以分析土结构对水分迁移机理的影响。通过研究表明:长春地区季冻土颗粒直径主要在2-10μm,粉粘粒成分含量比较多,具有团聚状结构,定向性单一,大小胶结体同时存在,孔隙多为毛细孔隙,比较密集,规则,畅通,直径主要为<2μm,有利于水分储存和形成迁移通道;颗粒分布分维值多在1.1-1.2之间,孔隙定向分维值为0.79-0.95。降低颗粒分布分维数,增加孔隙定向分维数,能有效防止水分迁移和冻胀作用。
以长春四平一级公路、长春松原一级公路及长春北某公路3处路基土样为研究对象,通过大量的室内试验数据,结合分形理论,讨论路基土粒度成分的分形结构,计算分形维数,并将分维数作为描述土粒度成分的指标,探讨其与土体冻胀的形式、冻胀量大小的关系。研究表明:分维数较大时易形成分凝冻胀,冻胀量较大;分维数较小时易形成原位冻胀,冻胀量较小。分维数与土的物理力学性质的回归关系表明,分维在一定程度上表征土的工程地质特征。
【中文摘要】在非均匀试验区，通过田间尺度和NOAA卫星像元尺度（千米）尺度的地表通量的连续对比观测，分析数据的尺度代表性和影响因子。建立上述几种尺度的显热、潜热通量的空间尺度和时间尺度的转换模型。在此基础上，运用定量遥感二层模型和TM、MODIS和NOAA多时相卫星数据反演显热、潜热通量的区域尺度二维分布，揭示从田间尺度到区域尺度的时间空间尺度转换规律。提高区域尺度地表通量推算精度。克服目前以离散单点（台站）地表通量测定值推算区域地表通量时空分布的不确定性。为全球变化、区域水平衡、水循环的研究作出贡献。具体研究内容：非均匀地表的显热。潜热通量区域尺度转换模型的建立和试验（2）地表通量的二层遥感模型及非遥感参数空间扩展模型的优化和地表通量区域分布反演（3）区域尺度转换的规律研究
2004-01从分形几何的观点出发，通过对冻土模型的爆破试验，着重对试样爆后碎块块度分布进行了统计分析。结果表明，冻土爆后块度分布是个分形，分形维数（Ｄ）不仅是反映冻土破碎程度恰当的统计特征量，而且与试样冻结温度密切相关。还探讨了分维值与冻土抗压强度的关系
