【摘要】 人们对孔隙和孔隙网络的统计规律进行了一些研究，但对孔隙网络拓扑结构的定量分析却很少，甚至砂岩的孔隙结构也是复杂的、跨尺度分布的

孔隙结构是隧道涂层失效、开裂、漏水的重要因素[1]。人们对孔隙和孔隙网络的统计规律进行了一些研究，但对孔隙网络拓扑结构的定量分析却很少，甚至砂岩的孔隙结构也是复杂的、跨尺度分布的[2,3]。因此，定量表征砂岩孔隙网络的连通性具有重要的理论和工程意义。本研究提出了一种新的复杂网络理论以及微型CT对图像进行分析来分析砂岩孔隙网络结构的三维性质。分析了传统配位数和分形维数方法无法分析的拓扑网络结构，如聚类度、平均路径长度和模块。数值模拟结果表明，无标度网络模型比随机模型更适合描述砂岩孔隙网络。砂岩的孔隙网络具有良好的均匀性。砂岩孔隙网络的连通性具有巨大的增透潜力。因此，该新方法为深入了解砂岩孔隙连通性特征、探索隧道涂层拱内裂缝网格分布提供了途径。应用复杂网络理论研究了欧拉数、分形维数等传统方法无法定量分析的孔隙结构的网络特征。考虑了三个网络结构参数，包括度分布、聚类系数和模块度。使用一种新的特征向量中心性方法对渗滤网络中节点的重要性进行排序。基于这些结果表明，无标度模型更适合砂岩渗流网络的程度分布。在不考虑孔隙体积和孔喉体积权重的情况下，网络的整体渗透率可能由少量大孔隙（与其他孔隙连通的数量）决定。不同孔隙度砂岩孔隙网络的模数Q均趋于1,说明砂岩孔隙网络具有明显的模数结构。根据网络拓扑结构，砂岩网络可以划分为多个相对独立的群落。群落内的组合联系紧密，渗透性强，而群落之间的联系较少，抑制了砂岩的整体渗透性。不同砂岩孔隙网络的聚集系数主要分布在0～0.5之间。砂岩孔隙网络的连通性远小于所有节点都连接的全耦合网络。也就是说，砂岩具有很强的减反射潜力。

  1. Chen, P.; Chen, S.; Peng, J.; Gao, F.; Liu, H. The interface behavior of a thin film bonded imperfectly to a finite thickness gradient substrate. Eng. Fract. Mech. 2019, 217, 106529. [CrossRef]
  1. Lou, L.; Chen, P.; Wang, Z.; Zhang, S.; Gao, F. Cohesive energy measurement of van der Waals heterostructures by the shaft loaded blister test. Extreme Mech. Lett. 2020, 41, 100987. [CrossRef]
  1. Chen, P.; Chen, S.H.; Liu, H.; Peng, J.; Gao, F. The interface behavior of multiple piezoelectric films attaching to a finite-thickness gradient substrate. J. Appl. Mech. Trans. ASME 2020, 87, 011003. [CrossRef]

 

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