本文關(guān)鍵詞：華北煤田典型巖層空隙分形特征與滲透性研究

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【摘要】：本文在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,借鑒流體力學、分形理論,建立了華北煤田典型巖層微觀空隙分形特征與宏觀滲透性能的相關(guān)性數(shù)學模型,并通過室內(nèi)實驗和野外試驗獲取的數(shù)據(jù)對不同尺度下的理論模型進行了驗證。選擇三個典型礦區(qū)(開灤、內(nèi)蒙、河南)四個煤礦巖層為研究對象,以鉆孔巖芯為獲取野外實物資料的手段,對巖芯進行加工處理,獲得掃描電鏡所需光片和滲透率測定所需小直徑巖芯樣品。小尺度分析:采用數(shù)值圖像處理技術(shù)、分形理論對微觀尺度下空隙分形維數(shù)進行了統(tǒng)計與分析,探討了空隙的分形特征,計算了與分形維數(shù)D相關(guān)的滲透率,形成了兩套高效處理SEM圖像與提取微觀特征信息的技術(shù),即利用MATLAB和利用Photoshop+Image-Pro-Plus+Excel處理SEM圖像。中尺度分析:采用HLB系列恒流泵測定圓柱形巖樣(直徑2.5cm,長度大于5cm)的滲透率k;大尺度分析:通過抽放水試驗獲得地層滲透系數(shù)K。在此基礎(chǔ)上,研究了不同尺度之間滲透性能參數(shù)的關(guān)聯(lián)性,探討了從微觀空隙特征推斷宏觀滲透性能的可行性。為驗證該理論設(shè)想與技術(shù)路線,將其應(yīng)用于河北、內(nèi)蒙古及河南幾個典型礦區(qū)巖層的研究實例中。最終砂巖的應(yīng)用效果比較理想,而灰?guī)r應(yīng)用效果欠佳。說明在大尺度水文地質(zhì)實例應(yīng)用中,即使能夠建立不同尺度滲透性能關(guān)聯(lián)數(shù)學模型,但是受地質(zhì)、工程等多種因素的影響,計算精度難以得到保證。
【關(guān)鍵詞】：微觀空隙特征 宏觀滲透性能 分形特征 SEM圖像
【學位授予單位】：華北科技學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P641.461;TD745
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• abstract6-15
• 1 緒論15-26
• 1.1 選題意義和選題依據(jù)15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.3 研究目標和難點23
• 1.4 研究內(nèi)容23-24
• 1.5 技術(shù)路線24-26
• 2 研究對象采集與加工26-43
• 2.1 現(xiàn)場采樣情況與資料匯總26-33
• 2.2 巖石光片掃描電鏡33-40
• 2.3 室內(nèi)滲透率測定40-43
• 3 SEM圖像處理與微觀信息提取技術(shù)43-52
• 3.1 MATLAB對SEM圖像的處理43-46
• 3.2“Photoshop+Image-Pro-Plus+Excel”處理技術(shù)46-52
• 4 基于分形理論的巖石滲透性模型研究52-61
• 4.1 分形理論簡介52
• 4.2“模型一”建立過程52-55
• 4.3“模型二”建立過程55-61
• 5 滲透性模型應(yīng)用實例61-75
• 5.1“模型一”應(yīng)用61-65
• 5.2“模型二”應(yīng)用65-75
• 6 室內(nèi)滲透性實驗和理論模型比較75-82
• 6.1 林南倉砂巖滲透實驗和理論模型比較研究75-76
• 6.2 酸刺溝煤礦砂巖及灰?guī)r滲透實驗和理論模型比較研究76-79
• 6.3 河南超化煤礦和趙家寨煤礦灰?guī)r滲透實驗和理論模型比較研究79-81
• 6.4 小結(jié)81-82
• 7 結(jié)論82-83
• 參考文獻83-90
• 作者簡歷90-92
• 學位論文數(shù)據(jù)集92

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本文編號：548936