煤矿顶板冒落预报的分形研究

应用分形理论，研究了煤矿顶板运动过程中所表现的分形特征，提出了用顶板下沉速度的分数维值的变化预报顶板来压、冒落的方法，使得预报顶板来压、冒落的指标定量化成为可能，预报更加科学，把预报的理论与方法推进到新阶段。这对保障煤矿生产安全具有重要的应用价值。     

分形块体理论及其在三峡高边坡稳定分析中的应用

把分形几何与块体理论相结合，提出了分形块体理论，建立了分形块体理论赤平解析法，并将其应用于三峡永久船闸高边坡稳定性分析中。结果表明：分形块体理论符合工程实际，是分析裂隙岩体工程稳定性行之有效的可靠方法。     

长江三角洲及其附近地区两千年来水灾的研究

通过对长江三角洲及其附近地区两千年来水灾生成频率和强度的分析。认为两晋、南北朝时期和南宋、元、明、清时期是两千年来本区的主要水灾期。对照两千年来中国东部气候变化、海面升降与长江口河道变迁关系,认为在本区水灾生成事件中,气候因素起着主导控制作用。当然,人类活动对本区水灾生成的影响也不容忽视。本地区近百年来的旱涝灾害规律可用非线性科学的方法进行研究,旱涝灾害的准60年、准35年和准11年的长周期变化与地球自转速度、地极移动和太阳黑子活动的3个周期变化基本一致。本地区气候系统的行为具有混沌特征。这是线性逼近和周期叠加预报方法难以得出灾害预报正确结果的原因,但气候系统半个月的确定性预测可以实现。     

露天矿山岩质边坡台阶的平台宽度优化

矿山发生局部破坏的边界条件主要是由台阶的几何特征所决定,台阶边坡几何特征主要有台阶坡面角、台阶高度、台阶的平台宽度和台阶组合4要素。在对整体边坡角优化的同时,同样需要对台阶的宽度进行优化。通过分析台阶边坡特征,计算出不同规模破坏的边界条件,进而对矿山台阶的宽度进行优化。通过对一个矿山边坡算例的优化分析,在不改变整体边坡角的前提下,对台阶宽度进行优化,可以避免某些大规模的台阶破坏可能,提高矿山边坡的稳定性。     

预应力钢筋混凝土梁损伤声发射分形特征试验研究北大核心CSCD

为了探索预应力钢筋混凝土梁声发射信号特征参数与其损伤的演化关系,利用分形理论对预应力钢筋混凝土梁弯曲破坏过程声发射信号特征参数序列的关联维数演化特征进行了分析。研究结果表明:在弯曲破坏过程中,声发射信号能量参数序列在给定的尺度下具有明显的分形特征,不同的加载级数下声发射过程也具有不同程度的自相似性,因此关联维数可以描述预应力钢筋混凝土梁结构的力学状态。AE信号能量参数关联维数的折线下降意味着损伤的出现,关联维数持续下降后并呈水平趋势,可作为预应力钢筋混凝土梁结构临近极限承载力的征兆,这些特征可用于预应力钢筋混凝土简支梁结构健康监测和无损检测。     

官厅水库底泥对染料的吸附特征研究

采用静态吸附法研究了北京官厅水库底泥对亚甲基蓝、孔雀石绿和刚果红3种染料化合物的吸附行为,探讨了pH值、离子强度、温度等因素对吸附的影响,测定了染料的吸附等温线.结果表明,3种染料的吸附等温线都很好地符合Freundlich方程,底泥对孔雀石绿的吸附量最大.吸附染料过程是在分形表面上发生的反应.不同染料吸附时计算出的分形维数不同,底泥的表面分形维数均处于2～3之间.pH值是影响吸附的主要因素,刚果红和亚甲基蓝受离子强度影响较大.吸附动力学研究表明,吸附分为快速吸附和慢速吸附两个阶段.     

絮凝条件对絮体分形结构的影响

在85kg/m³的含沙高浊水中投加阳离子高分子聚合物,借助图像分析技术与沉降技术分析探讨了不同絮凝条件下泥沙絮凝形态学参数:絮体粒径、絮体有效质量密度、絮体自由沉速、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律.利用表征参数“分维”定量控制不同絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等)对含沙高浊水絮体结构分形特性的影响.实验证明,不合适的絮凝条件将导致絮体分形构造疏松脆弱,分维值低.絮凝条件合适时(快速絮凝强度为:r₁=300r/min,t₁=10s;慢速絮凝强度:r₂=120r/min,t₂=180s;CP浓度:0.1%),絮体分形结构处于最佳状态.该状态下的絮体具有粒径较大、沉速快、有效质量密度高、粒度分布均匀,分维值最高(D₃=2.16)的特点.而且,由静沉实验测得浑液面沉速高,上清液余浊也低.泥沙絮体分形结构达最佳时的混凝性能、沉降性能与结构密实性均较理想.     

矿山开采非线性沉陷学说初论

讨论基于岩体工程属性和矿山开采沉陷本质特征而建立非线性沉陷学说的正确性和可行性;总结了近年来笔者在非线性沉陷问题方面所做的大量实验、现场勘测、研究和取得的成果：采动岩体的非线性破坏特征、开采沉陷的Ｄａｍ ａｇｅ效应、采动岩体分形裂隙网络及演化规律、开采沉陷的协同效应和自组织过程、采动岩体层裂的突变机理、采动断层活化的分形界面效应、地表下沉的“Ｓ”型分形增长规律;提出了建立基于矿山开采非线性沉陷机理、规律的预测模型和防治对策及非线性沉陷学的学术思想     

中国洪涝灾害及其灾情的分形与自组织结构研究

根据分形理论与系统自组织理论，本分析了中国洪涝灾害及其灾情的分形与自组织结构特征。研究发现，中国洪涝灾害及其灾情的分形与自组织结构特征是客现存在的，在此基础上，建立了中国洪涝灾害灾情的标度一频度关系式，并构建了中国洪涝灾害死亡人数的自组织模型。     

HCA强化混凝预处理生活污水的效能及机理

通过单因素及正交试验,以聚二甲基二烯丙基氯化铵（HCA）为混凝剂对模拟农村生活污水进行强化混凝预处理,考察了影响HCA混凝去除SS、TP及有机物的主要因素及其主次顺序,并以Zeta电位及分形维数对HCA的混凝机理进行了分析.结果表明,影响HCA处理效果的因素顺序为初始pH值值 > HCA投加量 > 絮凝搅拌时间 > 混合搅拌速度梯度 > 混合搅拌时间 > 絮凝搅拌速度梯度,在优化条件下HCA混凝对SS、TP及COD去除率最高分别达94.1%、74.9%及61.1%;当HCA投加量为15mg/L时,Zeta电位与絮体分形维数分别为-2.03mv及1.0149.试验表明HCA对生活污水具有较好的处理效果,强化混凝去除污染物的机理主要是电性中和作用.