一种新的粒度指标:沉积物粒度分维值及其环境意义

根据分形理论 ,对 10 0 0个不同类型沉积物样品的粒度分形结构及其分维值作了定量计算。结果表明 :各类型沉积物都具有良好的统计自相似性 ,并且各自有着不同的分维值。粒度分维值的大小与分选好坏密切相关。没有经过外力搬运与分选的风化破碎物质 (碎屑物 )——断层泥、冻土的粒度分维值接近于碎形体的分维值 2 .6 0左右 ;经过外力搬运但分选作用较弱的冰碛物、水石流、泥石流堆积物的粒度分维值也接近 2 .6 0 ;而经过强烈外力分选作用的河床、湖泊沉积物、潮滩及海底沉积物的分维值明显偏小。鉴于此 ,本文认为分维值可以作为沉积物类型判别的重要参数之一。

云南抚仙湖沉积物粒度分维特征及环境意义

通过对抚仙湖沉积物粒度特征的研究,分析了湖泊沉积物粒度指标与分维值的变化特征及其相关性,探讨了深水湖泊沉积物粒度分维特征指示的环境意义。结果表明:抚仙湖沉积物主要由粉砂和黏土质粉砂组成,分别约占14.71%和85.29%;湖泊沉积物分选性较差,呈极负偏态,峰态从很窄到极窄,平均粒径变幅较小,在7.10~8.45μm之间波动,均值为7.76μm;其分维值的变化范围为1.81~2.76,较其它粒度参数显著,均值为2.36,所对应的相关系数为0.94~0.99,指示了抚仙湖沉积物粒度分布具有显著分形特征。同时,抚仙湖沉积物分维值与平均粒径、分选系数、峰态间存在显著的正相关关系,说明湖泊搬运营力与区域沉积环境的变化、粒度分维值均具有较好的响应。通过对比抚仙湖流域自1700年来人类活动的记录发现,频繁的人类活动导致流域变化均与湖泊沉积物中记录的分维值极值具有较好的对应。因此,分形研究在深水湖泊中的应用,将为进一步研究区域沉积环境特征提供科学依据。

土石混合体粒度分形特性及其与含石量和强度的关系

利用分形理论论证土石混合体的层次性,建立土石混合体的二维分形结构模型,提出粗、细料无标度区间粒度分维值的概念;通过100组筛分析实验分析土石混合体的粒度分形特征并分析其与含石量的关系;通过大型三轴试验分析土石混合体的粒度分维值与抗剪强度的关系。研究结果表明:土石混合体具有统计意义上的自相似性,一般存在2个粒度无标度区间,具有2个粒度分维值,但对于最优级配土石混合体是一维分形;土石混合体粒度分维值与含石量及强度之间均呈抛物线性关系,对于只具一维分形的土石混合体具有最大的密实度和抗剪强度。

祁连山麓明长城夯土力学与粒度特性关联性研究

以祁连山南北两麓18处明长城原状夯土为对象,在建造地点、年代和工艺调查的基础上,采用无侧限抗压强度试验、颗粒分析试验、分形以及非线性拟合分析方法对夯土的应力-应变、强度以及颗粒组成与分布特征进行研究.结果表明:据夯土无侧限抗压强度试验所表现出的应力-应变关系、屈服和强度特性,可将其划分为单峰和多峰屈服型2类; 2类夯土各变形阶段的特征值与曲率系数、抗压强度与粒度分维值均存在良好量化对应关系.研究结果为判定同一区域、时代以及工艺条件下古代夯土力学性质优劣提供了新的途径.

差异水动力导致黄河口粉质土微结构分形特征变化实例研究

在黄河三角洲北部潮坪上选择典型研究区。区内通向油井的道路的修建使北侧水动力条件明显强于南侧。对两侧原状土样进行粒度成分测试和微观结构观测,并利用分形理论进行分析。结果发现,在水动力作用强区中,粒度分维值随深度的变化曲线大致呈反"S"型,颗粒分布分维值随深度单调递增(表层除外),颗粒定向性分维值随深度的变化曲线呈"S"型;在水动力作用弱区,粒度分维值和颗粒分布分维值随深度单调增大,颗粒定向性分维值随深度的变化曲线呈平缓的反"S"型。这些参数的变化较好地反映了不同深度处沉积物的层化现象。

宽级配泥沙分形特性及其输移规律试验研究

为了探寻宽级配泥沙粒度分形特性及其输移规律,通过水槽冲刷试验,分析了床沙和推移质的分形特征,并对不同床沙、不同流速条件下的泥沙粒度分维值进行了定量的计算和对比。结果表明:不论床沙还是推移质的级配都具有良好的统计自相似性,具有分形特征;级配是否连续对于粒度分维值的变化存在显著影响,床沙粗化后粒度分维值变小,且随着冲刷流速的增大,非连续级配时粒度分维值逐渐变小,而连续级配时粒度分维值逐渐变大。推移质粒度分维值与其所对应的中值粒径存在显著的负相关性。