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利用岩石微观层析成像,分析微观结构的几何学特征,模拟计算微观尺度上材料物性参数,并提取尺度率参数从而分析材料物性的尺度升级问题.
微观结构的几何特征由体积百分比、比表面积、连通性(逾滲),与及结构的各向异性表征，自主开发的程序可以快速处理超大规模数据以获取这些特征参数.岩石物性参数(滲透率和力学参数)通过基于代表性体元(RVE)的数值模拟获得,包括孔隙尺度流体动力学模拟和微观结构固体力学相应分析.代表性体元大小的确定为物性参数正演模拟计算的先决条件.(孔隙)几何结构的代表性体元通过随机分析的“移动窗口(moving windows)”方法确定;力学代表性体元通过一系列不同大小模型的上/下确界的有限单元模拟计算确定。尺度升级问题基由逾渗理论进行分析。对于静态的岩石微观层析成像数据，采用收缩/膨胀方法形成一系列衍生模型从而确定逾渗阈值。其它尺度参数可以通过对结构进行定量分析与及对原始模型、收缩/膨胀方法产生的衍生模型进行数值模拟分析获得。在微观尺度上获得的物性参数需要通过尺度率限定其在大尺度上的有效性。研究实例包括了砂岩、碳酸盐岩及随加热形成热裂纹的岩石样品。