本文關鍵詞：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、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,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。在此基礎上,研究了不同尺度之間滲透性能參數(shù)的關聯(lián)性,探討了從微觀空隙特征推斷宏觀滲透性能的可行性。為驗證該理論設想與技術路線,將其應用于河北、內(nèi)蒙古及河南幾個典型礦區(qū)巖層的研究實例中。最終砂巖的應用效果比較理想,而灰?guī)r應用效果欠佳。說明在大尺度水文地質實例應用中,即使能夠建立不同尺度滲透性能關聯(lián)數(shù)學模型,但是受地質、工程等多種因素的影響,計算精度難以得到保證。
【關鍵詞】：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 滲透性模型應用實例61-75
• 5.1“模型一”應用61-65
• 5.2“模型二”應用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81-82
• 7 結論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