基于GIS技术的岩体裂隙分形特征研究

甘肃北山花岗岩裂隙几何学特征研究及岩石质量初探李亚萍;许建东;于红梅【期刊名称】《地震地质》【年(卷),期】2006(28)1【摘要】文中以甘肃北山花岗岩中发育的构造裂隙(主要指节理)为研究对象,通过野外裂隙调查,应用传统的概率统计方法与分形几何学理论,利用Mapinfo,ArcGIS 平台进行裂隙几何学参数(方位、长度、密度等)的统计、计算和裂隙网络的空间结构分析,研究花岗岩岩体中裂隙的几何学特征.并以此为基础,对甘肃北山花岗岩岩体质量优劣进行初步评价.结果表明:在10～200cm范围内,裂隙网络是分形的;5个测点裂隙网络的分维值分别是1.636,1.548,1.596,1.724,1.604.分维数D不仅能刻画岩体中结构面发育的数量,而且能反映结构面在岩体中分布的均匀程度和交切方式.因此,可以表征岩体的质量优劣,对岩体质量进行分级.按照分维所划分的岩体质量分级,北山花岗岩属于裂隙较发育、岩体质量等级一般的岩体.【总页数】10页(P129-138)【作者】李亚萍;许建东;于红梅【作者单位】中国地震局地质研究所,北京,100029;中国地震局地质研究所,北京,100029;中国地震局地质研究所,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】P545【相关文献】1.基于GIS的甘肃北山花岗岩裂隙密度地质统计分析 [J], 王鹏;李晓昭;章杨松;赵晓豹;周扬一;付安学;吴文博2.甘肃北山地区花岗岩破坏过程能量聚集和耗散特征研究 [J], 王超圣;周宏伟;裴浩;王子辉;刘建锋3.甘肃北山地区花岗岩破坏过程能量聚集和耗散特征研究 [J], 王超圣;周宏伟;裴浩;王子辉;刘建锋;;;;;;4.甘肃北山南带花岗岩类岩石的基本特征 [J], 权志高;田志永;韩智敏5.甘肃北山预选区新场地段花岗岩类岩石特征研究 [J], 金远新;闵茂中;陈伟明;赵宏刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第34卷第4期2011年7月河北农业大学学报J OU RNAL OF AGRICU LTU RAL UNIVERSITY OF H EBEIVol.34No.4Jul.2011文章编号:1000 1573(2011)04 0104 04基于CT图像的岩石破裂过程裂纹分形特征分析刘京红1,2, 姜耀东2,3, 赵毅鑫2,3, 祝 捷2,3(1.河北农业大学城乡建设学院,河北保定071001; 2.中国矿业大学力学与建筑工程学院,北京100083;3.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083)摘要:岩石材料存在不同阶次随机分布的微观孔隙和裂纹,其受载后的宏观断裂失稳和破坏与内部微裂纹的分布以及微裂纹的产生、扩展和贯通有密切关系。

通过对岩石CT图像中各点材料进行分析,清晰地看到岩石材料中孔洞及裂纹区域的大小分布随应力的变化过程。

利用分形维数对裂纹扩展至破裂过程进行分析,揭示岩石裂纹从萌生、扩展到贯通的细观破损机理。

为把微观孔隙和裂纹的分布更准确地引入细观力学模型,从而将岩石材料的内部结构与宏观力学性质相关联打下基础。

关 键 词:分形维数;细观力学;CT图像;岩石;裂纹扩展中图分类号:T U457文献标志码:AFractal characteristic analysis of rock breakageprocess based on CT test imagesLIU Jin g hong1,2,JIAN G Yao dong2,3,ZHAO Yi xin2,3,ZH U Jie2,3(1.College o f U rban and Rural Co nstr uction,A g ricultur al U niver sity of H ebei,Bao ding071001,China;2.Schoo l of M echanics&Civil Engineer ing,China U niver sity o f M ining&T echno lo gy,Beijing100083,China;3.State K ey L abo rato ry of Coal Resources and Safe M ining,China U niv ersity ofM ining and T echnolog y,Beijing100083,China)Abstract:T he r ock m aterial featur es random distributio n's microscopic hole and cracks.The rock macroscopic breaks are clo sely related to the internal m icrocrack's distribution as well as their grow th and opening.The change of the ro ck material's internal hole and the slit reg ion size distribution along w ith the stress change process w ere clearly observed through analy sis of the ro ck CT im ages.The fractal dimension w as used to analyze the fracture g row th to the rup ture process of ro ck.The rock breakage m echanism w as rev ealed thr oug h analy sis of the crea tio n,gr ow th and opening o f rock crack.T his analy sis intro duces the micr oscopic ho le and the cr ack distr ibutio n to the meso mechanic m odel accurately and builds the fo undation to connect the rock material's internal structure and the m acroscopic mechanical pr operties.Key words:fractal dimension;m esomechanics;CT test images;ro ck;crack ev olution作为一种复杂的地质材料,岩石材料是具有非均质的不连续的多相复合结构,而且存在着大量各种随机分布的天然缺陷,因此岩石的物理力学特性通常表现为各向异性及非线性。

基于计算机视觉的岩石裂隙识别表征与软件研制李元海;徐晓华;朱鸿鹄;杨硕;唐晓杰;赵万勇【期刊名称】《岩土工程学报》【年(卷),期】2024(46)3【摘要】岩石裂隙特征是评判岩体结构及其完整性的核心指标,也是评估岩石工程安全稳定性的重要因素。

针对岩石裂隙识别,采用深度学习方法,通过引入混合注意力机制对Unet模型进行了改进,有效提高了岩石裂隙识别的精度。

针对交叉岩石裂隙的分离与特征提取,提出了一种基于迹线方向判定的裂隙分离与表征算法,依据裂隙分离的结果形式,采用重合追踪法或断裂追踪法分离交叉裂隙骨架,继而使用微分累加法、方框法、线性回归法求得裂隙的长度、宽度及倾角等几何特征指标。

基于提出的算法,研制了一套具有图形用户界面的岩石裂隙图像智能识别与表征软件系统,实现了从深度学习模型参数选择、模型训练、裂隙识别、量化分析到结果可视化的完整功能。

最后对岩石裂隙识别与分离表征算法的性能进行了评判,结果表明,改进Unet模型对复杂分布的裂隙识别效果最好,其总体识别性能要优于其他网络;骨架分离算法对常见类型交叉裂隙能够取得预期结果,表征算法对分离裂隙与交叉裂隙的表征精度高,对实际岩石裂隙图像的应用效果较好。

研究成果可为基于计算机视觉的岩石工程试验与岩体结构检测技术研发提供参考依据。

【总页数】11页(P459-469)【作者】李元海;徐晓华;朱鸿鹄;杨硕;唐晓杰;赵万勇【作者单位】中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室;中国矿业大学力学与土木工程学院;南京大学地球科学与工程学院;徐州工程学院土木工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU45【相关文献】1.基于RFPA2D-Flow软件对裂隙岩体渗透特性表征单元体的研究2.基于岩石物理模拟与声学实验识别孔隙-裂隙充填型水合物3.基于X-rayCT的古土壤孔裂隙识别与表征4.基于DIC和YOLO算法的复杂裂隙岩石破坏过程动态裂隙早期智能识别5.基于计算机视觉技术和深度学习的隧道掌子面岩体裂隙自动识别方法研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于遥感图像地形结构-岩性组分分解的岩类多重分形特征研究基于遥感图像地形结构-岩性组分分解的岩类多重分形特征研究根据光学成像原理和地形结构的分形特征,提出了遥感图像的地形结构-岩性组分模型和分离算法,并用于ETM图像分解和岩类α-f(α)多重分形特征研究.通过对不同地区二长花岗岩体和沉积变质岩ETM原图像、地形结构子图像和岩性组分子图像的多重分形谱对比分析,发现原始ETM图像的多重分形谱与岩石类型和地形没有明显的对应关系.图像分解后,不同地区的二长花岗岩具有十分相似的岩性组分多重分形谱和不同的地形结构多重分形谱;相反,同一地区的不同类型岩石具有相似的地形结构多重分形谱和不同的岩性组分多重分形谱.因此,利用地形结构-岩性组分分类算法,并结合α-f(α)多重分形谱分形,可以有效地区分岩石类型.作者：潘蔚倪国强李瀚波 Pan Wei Ni Guoqiang Li Hanbo 作者单位：潘蔚,Pan Wei(北京理工大学,光电学院,北京,100081;核工业北京地质研究院,遥感信息与图像分析技术国家重点实验室,北京,100029)倪国强,Ni Guoqiang(北京理工大学,光电学院,北京,100081)李瀚波,Li Hanbo(核工业北京地质研究院,遥感信息与图像分析技术国家重点实验室,北京,100029)刊名：地学前缘ISTIC PKU英文刊名：EARTH SCIENCE FRONTIERS 年，卷(期)：2009 16(6) 分类号：P407.8 关键词：遥感图像地形结构-岩性组分模型分解算法岩石类型α-f(α)谱 remote sensing (RS) image landform frame-lithologic component model decomposing algorithm rock types α-f(α) multifractal spectra。

基于GIS的岩质顺层边坡坡体组合类型空间分布王鸣;黄鹏程;陈招军;张金团【摘要】GIS技术在地质灾害领域得到了越来越广泛的应用.采用节理玫瑰花图和赤平投影法,通过对三峡库区某区域岩质顺层边坡的大量节理裂隙的统计和主要结构面组合切割关系的分析,选取12个坡体组合计算点及其坡体组合类型,并利用ArcGIS软件依据岩层倾向一致性原则进行识别与处理,从而确定了每个坡体组合计算点所能影响的区域范围,最终得到研究区域范围内岩质顺层边坡坡体组合类型的空间分布,可为岩质边坡稳定性评价提供依据.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2017(024)004【总页数】5页(P47-51)【关键词】岩质顺层边坡;坡体组合类型;空间分布;赤平投影;GIS;节理裂隙统计【作者】王鸣;黄鹏程;陈招军;张金团【作者单位】贺州学院建筑工程学院,广西贺州542899;中建三局第一建设工程有限责任公司,湖北武汉430040;中建三局第一建设工程有限责任公司,湖北武汉430040;贺州学院建筑工程学院,广西贺州542899【正文语种】中文【中图分类】X43;P642.22近十年来，遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS)的飞速发展为区域滑坡空间定量预测研究提供了全新的技术平台和有效的研究手段，利用 RS 及GIS技术进行区域滑坡空间预测研究已经成为滑坡灾害研究的热点之一[1]。

岩质顺层滑坡具有突发性、危害巨大等特点，其变形和破坏主要受岩体中发育的各类结构面所控制，因此确定其主要结构面的切割关系、组合类型和影响范围，对于岩质边坡的稳定性评价以及准确地预测岩质滑坡可提供重要的理论和计算依据。

本文以三峡库区秭归县沙镇溪镇为研究区域，通过实地调查，采集基础点数据对岩质边坡主要结构面的切割关系进行分析，明确了边坡的坡体组合切割类型，并结合GIS平台进行识别重组，从而得到整个区域范围内坡体组合切割类型的空间分布，可为岩质边坡稳定性分析提供重要依据。

GIS分形法在西南三江地区断裂分析中的应用黄飞;何政伟;赵银兵;曹发生;王超维【摘要】本文以西南三江成矿带为例,采用分形理论的研究方法对其断裂构造进行定量研究,借助MAPGIS软件的网格和空间分析功能,计算出分维数D,通过解释其地质意义,利用ARCGIS对断裂构造进行频率分析显示:研究区分维数D在1.8对成矿较有利,控矿断裂(NNW-NW向)比一般断裂具有更高的分维值,而断裂构造分布最密集区并不是最有利成矿区.【期刊名称】《四川地质学报》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】4页(P339-342)【关键词】GPS分形法;断裂;MAPGIS;分维数;西南三江【作者】黄飞;何政伟;赵银兵;曹发生;王超维【作者单位】国土资源部地学空间信息技术重点实验室,成都610059;成都理工大学地球科学学院,成都610059;国土资源部地学空间信息技术重点实验室,成都610059;成都理工大学地球科学学院,成都610059;国土资源部地学空间信息技术重点实验室,成都610059;成都理工大学地球科学学院,成都610059;成都理工大学地球科学学院,成都610059;成都理工大学地球科学学院,成都610059【正文语种】中文【中图分类】P228.4西南三江地区是我国重要的成矿带，而断裂又是一种与成矿密切相关的构造[1]，因此找矿和断裂构造的研究紧密的联系在一起，但是传统的方法只能对断裂进行进行定性的研究描述，而分形理论对断层的定量研究提供了有效的方法。

近年来将分形方法运用到断层研究的大都侧重于某个矿田或者区域性研究，金章东等（1998）[2]利用数盒子法计算浙江某矿田分维数，加大了工作量；皇甫岗等（1991）[3]将滇西北区断裂系解析为近南北向、北东向、北西向分别进行了分维数几何学研究；刘科等（2008）[4]对河北平原地区断层系进行了分形研究。

本文根据成矿作用模式将三江地区断层系细分为4个成矿省，分别对四个成矿省进行分形理论研究。

《华北煤田典型岩层空隙分形特征与渗透性研究》篇一一、引言华北煤田是我国重要的煤炭资源区，其地质构造复杂，岩层空隙特征对煤炭开采及地下水运动具有重要影响。

分形理论在地质学、岩土工程学等众多领域具有广泛的应用，尤其是对于描述复杂地质构造及岩层空隙的形态和结构具有独特优势。

因此，本研究旨在探究华北煤田典型岩层空隙的分形特征，并分析其与岩层渗透性的关系，为煤炭开采和地下水研究提供理论支持。

二、研究区域与样本选取本研究选取华北煤田典型地区作为研究对象，该地区具有丰富的煤炭资源，且地质构造复杂，岩层空隙发育。

通过采集不同深度、不同岩性的岩样，以确保样本的多样性和代表性。

三、岩层空隙分形特征分析（一）分形理论及分析方法分形理论是一种描述不规则、非线性形态的方法。

通过测量岩样空隙结构的分形维数，可以反映空隙的形态和结构特征。

本研究采用图像处理技术和分形理论相结合的方法，对岩样进行图像处理和分形维数计算。

（二）空隙分形特征分析通过对不同岩样的空隙结构进行观察和分析，发现华北煤田典型岩层的空隙具有明显的分形特征。

其中，分形维数可以作为描述空隙结构的重要参数，其大小与空隙的形态、大小、连通性等因素密切相关。

不同岩层的分形维数存在差异，反映了岩层空隙结构的复杂性和多样性。

四、渗透性研究（一）渗透性实验方法采用实验室渗透实验方法，通过测量岩样的渗透系数来评价其渗透性能。

在实验过程中，控制实验条件（如温度、压力等），以获得可靠的实验数据。

（二）渗透性与空隙分形特征的关系通过对不同岩样渗透实验数据的分析，发现岩层的渗透性能与其空隙分形特征密切相关。

分形维数较小的岩层，其空隙结构相对简单，连通性较好，渗透性能较强；而分形维数较大的岩层，其空隙结构复杂，连通性较差，渗透性能较弱。

此外，还发现岩层的孔隙率、孔径分布等空隙特征也对渗透性能产生影响。

五、结论与展望本研究通过分析华北煤田典型岩层空隙的分形特征及其与渗透性的关系，得出以下结论：1. 华北煤田典型岩层的空隙具有明显的分形特征，分形维数可以作为描述空隙结构的重要参数。

基于GIS软件的分形方法在断层分析中的应用马佳国;李婷婷;李群;冯金义【摘要】对断层系统等线体的分形研究来说,数盒子法较为常用,但是传统的手工操作不仅费时费力,而且精度不高.应用MAPGIS软件的网格功能和查询功能,自动地得到相关数据,并计算出分维数,大大简化了计算分维数的过程,不仅简单易操作,而且其计算结果的精度更高.通过对浙江西部断层系统的分区块分形分析,得到分维效D,解释了分维数的地质意义,并根据实际地质情况预测了浙江西部地区的找矿潜力.【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2011(008)001【总页数】3页(P49-51)【关键词】分维数;MAPGIS;分形;自相似【作者】马佳国;李婷婷;李群;冯金义【作者单位】地质过程与矿产资源国家重点实验室(中国地质大学);中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083;西安石油大学油气资源学院,陕西,西安710065;辽河油田欢喜岭采油厂,辽宁盘锦124143;大港油田勘探开发研究院,天津300280【正文语种】中文【中图分类】P208;TP391.41分形理论创立于20世纪70年代中期,其研究对象为自然界和社会活动中广泛存在的无序 (无规则)而具有自相似性的系统。

分形理论借助于自相似性原理洞察隐藏于混乱现象中的精细结构,它可以从错综复杂的事物中提取确定性的参量,在地质学中得到了广泛的应用[1,2]。

断裂构造是一种非常普遍而复杂的地质现象,传统的方法只能对其进行定性的研究描述,而分形理论的引入则为断裂构造的定量研究提供了有效的方法。

将分形几何学理论应用于断裂系统的研究,不仅有助于了解断裂带本身的性质,而且也可以对受断裂控制的矿产的分布预测起到一定的作用[3]。

应用分维数对具有标度不变性的地质现象与特征进行定量分析,需要大量的统计数据。

用人工进行数据统计,不但费时费力,而且统计的精度达不到规定的要求。

而运用GIS软件的空间叠加、检索功能,可以得到所需的高精度数据,使许多地理现象有一个定量的表示[4]。