Fraktal i jordmekanik

En fraktal är ett oregelbundet geometriskt objekt med en oändlig kapsling av struktur på alla skalor. Den är främst tillämpbar inom jordkromatografi och jordmikromorfologi (Anderson, 1997). Intern struktur, porstorleksfördelning och porgeometri kan identifieras genom att använda fraktal dimension i nanoskala. Eftersom jorden är heterogen består porutrymmena av makroporer, mikroporer och mesoporer. När marken studeras i nanoskala består makroporerna av mikro- och mesoporer och vidare är de sammansatta av organo-mineralkomplex.

Den fraktala inställningen till jordmekanik är en ny tankegång. Den togs upp först i "Fractal Character Of Grain-Size Distribution Of Expansion Soils" av Yongfu Xu och Songyu Liu, publicerad 1999, av Fractals. Det finns flera problem inom jordmekanik som kan lösas genom att tillämpa en fraktal metod. Ett av dessa problem är bestämning av mark-vatten-karakteristisk kurva (även kallad ( vattenretentionskurva ) och/eller kapillärtryckkurva ). Det är en tidskrävande process med tanke på vanliga laboratorieförsök. Många forskare har varit involverade i att göra matematiska modeller av jord-vatten-karakteristisk kurva (SWCC) där konstanter är relaterade till den fraktala dimensionen av porstorleksfördelning eller partikelstorleksfördelning i jorden. Efter att den store matematikern Benoît Mandelbrot – fadern till fraktal matematik – visade världen fraktaler, har Scientists of Agronomy , Agricultural engineering och Earth Scientists utvecklat mer fraktalbaserade modeller. Alla dessa modeller har använts för att extrahera jordars hydrauliska egenskaper och den potentiella förmågan hos fraktal matematik för att undersöka jordars mekaniska egenskaper. Därför är det verkligen viktigt att använda sådana fysiskt baserade modeller för att främja vår förståelse för jordarnas mekanik. Det kan vara till stor hjälp för forskare inom området omättad markmekanik. Mekaniska parametrar kan också drivas från sådana modeller och det krävs naturligtvis ytterligare arbeten och undersökningar. Fraktalkalkyl är ett ramverk som inkluderar funktioner med fraktalstöd.

Anderson, AN, McBratney, AB och Crawford, JW, 1997. Tillämpningar av fraktaler för jordstudier. In Advances in Agronomy (Vol. 63, s. 1-76). Akademisk press.