分形方法在岩爆预测中的应用：实验与分析

"基于分形方法的岩爆倾向性实验研究" 本文主要探讨了利用分形方法来预测岩爆倾向性的实验研究，旨在强化对岩爆灾害的预测能力，确保地下工程建设的安全，保护人民的生命财产安全。研究选取了来自大冶铜绿山的大理岩和花岗岩作为实验材料，通过单轴压缩实验同步收集声发射信号，以此分析两种岩石的岩爆倾向性差异。 实验部分，研究人员进行了单轴压缩实验，同时监测声发射信号的变化。声发射技术是一种无损检测手段，能够实时反映出岩石在应力作用下的内部结构变化和破坏过程。实验结果显示，花岗岩相较于大理岩具有更高的岩爆倾向性。在单轴压缩断裂过程中，无论是大理岩还是花岗岩，它们的关联维数在初始加压阶段都呈现出从低到高的趋势。这表明随着压力增加，岩石内部的复杂性和不稳定性增强，关联维数增大可能预示着岩石更接近临界破裂状态。 在加压过程的中间阶段，两种岩石的关联维数保持在一个相对稳定的水平，这可能反映了岩石内部结构在持续应力作用下达到一种动态平衡。然而，花岗岩在破裂前的关联维数出现了一个明显的波动，而大理岩则没有这种现象。这一波动可能揭示了花岗岩内在的力学特性使得其更容易触发岩爆事件。 关键词中的“分形方法”是指利用分形理论来描述和量化岩石的复杂结构和不规则性。分形维数是衡量地质体复杂程度的一个重要参数，它可以反映岩石在应力作用下的破碎模式。在本研究中，关联维数被用作分析岩爆倾向性的指标，因为它能够捕捉岩石在加载过程中的微裂纹发展和相互连接情况。 “关联维数”是分形几何中的一个重要概念，它度量了系统中各部分之间的相互关联和依赖程度。在岩石力学中，关联维数可以反映岩石内部缺陷的分布特征，对于预测岩爆等动力学事件具有重要意义。 “单轴压缩”实验是岩石力学研究中的基本实验，通过单向施加压力，观察岩石的应力-应变曲线，以及伴随的声发射信号，来分析岩石的强度、韧性以及破坏模式。 该研究运用分形方法对大理岩和花岗岩的岩爆倾向性进行了深入探究，发现岩石的分形特性与岩爆发生的可能性有密切关系，特别是关联维数的变化可作为预测岩爆的重要依据。这对于地下工程的设计和施工提供了科学的参考，有助于提前预防和控制岩爆灾害的发生。