宁夏贺兰山岩画的边缘检测算法

针对贺兰山岩画提出了3个合适的边缘检测算法.算法的核心是将岩画的亮度信息和彩色信息融合于非线性双边滤波技术,利用Canny算子和Sobel梯度算子检测边缘.最后,选取具有代表性的6幅岩画图像进行数值实验.结果表明,新方法对岩石的裂纹和斑点等背景干扰信息比较鲁棒,能够较准确地检测到岩画的边缘,具有较满意的视觉效果.     

贺兰山岩画的多尺度非局部滤波算法

针对贺兰山岩画提出了一种新的滤波算法,该方法基于混合多尺度和非局部平均滤波的思想处理噪声图像.首先,将RGB彩色空间转换到L*a*b*颜色空间;其次,对L*a*b*颜色空间的每个分量进行多层小波变换;然后通过2种不同的策略处理粗尺度的小波系数,即对低频系数进行非局部平均滤波,对高频系数进行阈值处理,并对处理后的粗尺度小波系数进行重构得到上一层的低频图像;之后,对每一个尺度继续上面的操作直到得到最细尺度的系数,并对完全重构的图像进行非局部平均滤波;最后,将处理结果转换到通常的RGB彩色空间.大量的实验用于讨论参数的选取和算法的有效性.结果表明,该方法在计算效率、鲁棒性和视觉效果方面均优于已有的混合高斯尺度方法、多尺度双边滤波方法、非局部平均滤波方法.     

贺兰山岩画典型病害损伤的声发射演化特征研究

裂(隙)纹是宁夏贺兰山岩画表面完整性严重破坏的典型病害问题.本研究基于声发射原理,利用单轴压缩试验模拟岩画载体材料岩石所受荷载,分析岩画载体材料强度破坏模式,获取声发射信号特征,探究AE时空演变规律,建立基于声发射累计振铃计数的损伤演化模型.研究结果表明：岩石破坏呈现“圆锥形”,其损伤发展主要经历原生裂纹闭合、次生裂纹发育以及裂纹贯穿破坏3个演化历程;损伤演化模型的力学和物理意义明确.声发射特征与变形特征紧密相关,能够表征岩石内部损伤过程,可以用来判断岩样岩石内部(微)裂纹状态,为石质文物载体材料裂纹扩展至破裂失稳这一热点和难点问题提供解决思路.     

荣华矿深部岩石吸水特性

为研究深部岩石吸水特性,以鸡西荣华矿深部粗中砂岩（CS）、细砂岩（XS）和泥质粉砂岩（NS）为研究对象,采用浸泡法进行吸水实验,并结合X射线衍射和扫描电镜方法分析三组岩石的矿物成分、吸水特性及水对其微观结构的影响。结果表明：荣华矿深部岩石以石英、长石和黏土矿物为主。三组岩石的吸水率均随吸水时间的增加而增大,吸水过程特征曲线呈三次和四次多项式型。吸水实验初期岩石的吸水速率由孔隙大小和连通性决定,5～10 d后吸水速率由黏土矿物膨胀的微孔数量及其连通性改善情况决定。岩石结构松散、黏土矿物含量低,吸水速率和吸水率高;岩石结构致密、黏土矿物含量高,吸水速率和吸水率低。该结果可为岩石吸水软化机理研究提供依据。     

干湿循环作用下贺兰山岩画载体砂岩风化特征研究

以宁夏岩质文物区域内的典型砂岩(记为A、B)为研究对象,针对其实际的赋存环境进行干湿循环试验,研究砂岩试样的力学特征,分析浸泡在真实水环境中砂岩试样经历不同循环次数后各力学参量的变化规律;并结合SEM观察岩样微观特性。研究结果表明:干湿循环结束后砂岩试样强度具有明显的"弱化"趋势,在干湿循环前期表现更为明显。砂岩A强度下降了74.67%,砂岩B强度下降了45.18%,A对干湿循环作用表现更为敏感。SEM试验结果发现岩石微观结构随着循环次数的增加,其微观结构越松散,颗粒空间排布越不均匀;与宏观试验强度变化结果相吻合,说明岩质文物受水的作用时,干湿循环作用是不可能忽视的影响因素。研究结果为具有宁夏区情的石质岩画文物劣化机理理论、后期保护和修复提供的理论基础。     

温度循环对岩石物理力学性质影响试验研究

温度的交替性变化对岩体内部损伤加剧,岩石损伤的积累与发展,导致高寒区岩土工程发生破坏失稳。选取花岗岩、砂岩进行不同温度循环条件下的单轴压缩试验,分析花岗岩抗压强度、弹性模量、抗拉强度与温度循环次数的变化关系;对经历不同温度循环次数的岩石试件进行纵波波速测定,并引入纵波波速劣化度,定量分析温度循环对岩石的损伤。结果表明：花岗岩抗压强度、弹性模量、抗拉强度逐渐减小,且与温度循环次数拟合关系可表征为负指数变化关系;温度循环条件下,岩石试件的纵波波速随循环次数的增大而减小,温度循环初期,波速值变化速率较快,后期变化趋势基本平缓。试件纵波波速劣化度最大可达15.02%,表明温度循环对岩石产生明显损伤。研究为寒区岩土工程的稳定性分析提供试验依据,具有较高的参考价值。     

探地雷达检测混凝土含水率试验研究

混凝土含水率对混凝土材料和结构性能有很大影响,但其无损检测技术不能满足实际需要.雷达电磁波的传播速度主要由材料介电常数决定,而影响混凝土材料介电常数主要是其含水率.本文对探地雷达检测混凝土含水率技术进行研究,采用干燥法得到混凝土试块含水率,利用探地雷达测得雷达波在混凝土板中的波速,得到了探地雷达波速和混凝土含水率的关系,发现探地雷达波速和混凝土含水率具有良好的线性关系.     

岩石吸水特性及水岩耦合力学特性试验

为了研究凝灰岩、泥炭质砂岩和泥质砂岩的吸水特性以及吸水引起的力学性能变化,利用X-射线衍射试验、SEM试验和压汞试验对3种岩样的矿物成分、微观结构和孔径分布特征进行了测试分析,在此基础上利用软岩水理作用试验系统对岩样的吸水特性进行了研究,并对吸水前后岩样的强度进行了测试。试验结果表明,3种岩石的吸水过程都可分为非线性吸水和线性吸水两个阶段,吸水特征曲线函数均为负指数函数,岩石的吸水量与其黏土矿物含量和其有效空隙数量之间为正相关;吸水后岩石强度的减小量和其吸水量与黏土矿物含量之间为负相关,较小的吸水量也会对岩石的力学特性产生较大的影响。     

岩画钟乳石覆盖病害热成像检测与数值模拟

为揭示红外热成像技术无损检测岩画病害的新方法,利用红外热成像现场检测和有限元数值模拟方法,对广西花山岩画钟乳石覆盖病害进行定量检测与理论模拟研究,并将模拟结果与红外检测结果进行对比分析,进一步验证了红外热成像技术无损检测岩画病害的可行性研究结果表明:应用红外热成像技术可以准确检测岩画钟乳石覆盖病害部位,同时借助有限元模拟研究岩画钟乳石病害特征是非常有效的方法.该研究成果为岩画病害红外热成像检测提供了新的技术方法.     

贺兰山地区大气中的重金属元素的观测分析

分析了大气背景和沙尘天气下的８ 种重金属元素浓度和降水中的６ 种重金属元素浓度,结果表明,沙尘天气重金属元素浓度是背景值的３ ．４３～６ ．３０ 倍,降水中６ 种重金属元素浓度的地理分布存在不均匀性．     

钙芒硝岩盐溶解特性的实验研究

通过在NaOH,Na2CO3,NaHCO3, HCl溶液和H2O中的溶解实验,对钙芒硝的溶解特性进行了研究,得出了钙芒硝在氢氧化钠溶液中溶解速度较快的结论。由于其中一部分芒硝是由化学反应而生成的,因此其溶解属于化学溶解。     

不同岩石声发射活动特性的实验研究

应用声发射及其定位技术,对不同岩样破裂过程的声发射活动规律进行实验研究,借以揭示不同岩样的破裂失稳机理.实验结果表明:几种岩石的破坏模式相同,均发生劈裂破坏;在相同实验条件下,在初始加载时,5种岩样产生的声发射事件均比较少;随着载荷的增加,不同岩石的声发射活动表现并非一致,砂岩在整个加载过程产生的声发射事件数最少,而花岗岩产生的声发射事件数最多;砂岩和花岗岩(红色)其声发射事件变化率非常明显,在破坏前无任何征兆;由于声发射事件定位是时差定位法,岩样波速影响着声发射事件的定位,砂岩、大理岩(黑色)及花岗岩(红色)等岩样没有得到定位结果;而花岗岩与大理岩的声发射定位结果,直观反映了其内部裂纹初始、...     

石膏岩溶蚀与强度特性试验研究

石膏岩在工程中使用广泛,其具有特殊的物理化学性质,常引发工程问题,因此研究石膏岩的溶蚀特性以及溶蚀前后强度、塑性、脆性等性质变化显得尤为重要。通过室内溶蚀试验分析其溶蚀机理,利用电镜扫描观察其微观结构,分析强度劣化机理,并通过单轴压缩试验,研究石膏岩在不同溶液条件下的软化性质。结果表明,不同溶液对石膏岩的影响不同。以石膏岩浸泡在纯水中为参照,NaCl溶液促进石膏岩的溶蚀量,使试样的强度降低,为纯水溶蚀后试样强度的40%,塑性变强,脆性减弱;冰醋酸溶液减少石膏岩的溶蚀量,强度少许增加,塑性变弱,脆性变强;氢氧化钠溶液可与石膏岩发生反应生成氢氧化钙,因此在前期可促进石膏岩的溶蚀,后期生成较多的氢氧化钙络合物附着在岩样表面阻止石膏岩继续溶蚀并使其强度变大、塑性变强。微观电镜图片显示,不同溶液对石膏岩的溶蚀程度以氯化钠溶液最为严重,其次分别为纯水、冰醋酸溶液、氢氧化钠溶液。单轴压缩试验时声发射活动发生次数与溶蚀量相一致。     

页岩储层岩芯核磁共振响应特征实验研究

 系统研究致密页岩储层核磁共振响应特征对于将核磁共振技术应用于该类油气资源开发具有重要的基础指导作用。综合使用核磁共振、气水离心等实验技术研究了页岩核磁共振T₂谱响应特征、核磁孔隙度、可动流体T₂截止值及岩石比表面分布等储层特征。研究结果表明,页岩T₂谱可以分为3种类型,即单峰T₂谱、含有孤立右峰的双峰T₂谱及左、右峰连续分布的双峰态T₂谱,页岩绝大多数T₂弛豫时间小于10ms,储层中裂缝孔隙约占总孔隙空间的9.16%。基于核磁共振T₂谱计算的页岩比表面主要分布在3.59—80.51μm^-1。页岩核磁孔隙度普遍小于水测孔隙度,平均误差约为22.33%,其与黏土孔隙、裂缝孔隙发育等因素有关。结合气水离心实验结果,计算得到页岩储层核磁共振可动流体T₂截止值分布在3.87—16.68ms,平均值为8.29ms,储层基质岩石游离气饱和度平均值约为9.72%。     

泰山山地水系网特征研究

运用Horton定律以及分形分维理论与方法,对泰山(本部区)地区水系、流域的特征进行较为详细的分析研究,揭示了泰山水系的分布格局、结构特征,区内水系发育的差异性;分析影响研究区水系网特征形成的因素,并探讨其发育的状态.     

滇西碧罗雪山地区忙怀组火山岩地球化学特征

滇西碧罗雪山一带,澜沧江岛弧带上发育了中三叠纪忙怀组火山岩,岩石类型主要是流纹岩.常量元素SiO2、K2O、Na2O、Al2O3明显偏高,MgO较低,TiO2中等的特征.里特曼指数σ1.39~3.01,为钙碱性系列,在log t-logσ图解中全部落入造山带区.碧罗雪山一带流纹岩的大离子亲石元素含量变化比较小,微量元素表现为大离子亲石元素Rb、Sr、Ba明显富集,高场强元素Th也相对富集.Eu负异常明显,轻稀土元素富集,稀土分配模式为轻稀土富集右斜型.微量元素在Rb-(Yb+Nb)图解及Rb-(Yb+Ta)图解中大多数落入碰撞带花岗岩区和火山弧花岗岩区.综合岩石地球化学特征及构造环境判别图解指示,碧罗雪山地区忙怀组火山岩为澜沧江洋由西向东俯冲消减,由被动大陆边缘转化为活动大陆边缘过程中形成的岛弧火山岩.