不同应变速率下泥页岩力学特性试验研究

为了揭示泥页岩在不同应变速率下的力学特征,为页岩气的开采提供科学指导,分别在5×10-4/s、1×10-4/s、1×10-5/s、 1×10-6/s四种不同应变速率下对页岩开展单轴压缩力学试验。研究表明,应变速率对页岩的弹性模量、峰值强度、破裂形态等具有显著影响,应变速率从高到低,弹性模量和峰值强度都呈逐渐降低趋势,但下降速度逐渐放缓,两者与应变速率负对数大致呈幂函数关系,而采用平均值拟合时则相关性较高,相对而言,弹性模量的应变率效应更显著;应变速率对破裂形态的影响极为明显,在高应变速率下页岩迅速劈裂为较少的大块,整体构架丧失,随着应变速率降低,破裂过渡为劈裂为主,伴随局部剪切破坏,达到最低应变速率时主要呈劈裂破坏,但同时形成较多横向分布裂纹,即低应变速率下破坏均匀且形成纵横切割试样的网状裂纹,页岩的应变速率在整体上对破裂方式影响最为显著,主要表现为低应变速率下的破坏更均匀、更易形成裂纹网。因此,该特性对于确立页岩力学参数及设计压裂方案具有重要启发作用。     

硬石膏常规三轴压缩下强度和变形特性的试验研究

采用伺服刚性试验机对硬石膏进行了不同围压下的常规三轴试验,研究了硬石膏的强度和变形特性。结果表明,在低围压下硬石膏破坏方式为剪切破坏;在围压超过10 MPa时,硬石膏表现出明显的塑性流动特性。观察试验后试样发现,在围压为18 MPa时,硬石膏已经没有明显的破坏面,而是表现出明显的膨胀现象。硬石膏的峰值强度与围压近似成正比例关系。分析了峰值应变、弹性模量随围压的变化规律,其结果表明：随着围压的升高,硬石膏的的峰值应变与弹性模量均逐渐增加。根据三轴试验结果绘制了摩尔包络线,采用回归分析得到了强度准则和抗剪强度参数c、? 值,其研究结果可为地下工程提供参考与借鉴。     

三轴及循环加卸载应力路径下深埋硬岩变形破坏特征试验研究

硬岩应力型脆性破坏对高应力地下工程围岩稳定构成严重威胁。为研究深埋花岗岩在高围压循环加卸载下的变形破坏特征,采用MTS815电液伺服岩石试验系统对某水电站地下洞室群花岗岩进行了10、30、40、50 MPa围压下的常规三轴及循环加卸载试验,得到相应的应力-应变曲线及变形破坏特征。研究结果表明:(1)不同围压下两种应力路径花岗岩试样均呈现明显的脆性破坏特征;(2)两种应力路径下,试样峰值强度、裂纹损伤应力随围压线性增大;弹性模量、起裂应力随围压先增大后减小;泊松比随围压先增大后保持不变或减小;(3)同等围压下循环加卸载的试样峰值强度、起裂应力、裂纹损伤应力和泊松比总体上大于常规三轴下的量值,卸荷弹性模量小于常规三轴下的弹性模量;(4)两种应力路径下试样的宏观破坏均以剪切破坏为主。研究揭示的花岗岩试样变形破坏规律对深埋地下工程围岩稳定的岩体力学模型选择、力学参数随损伤变量演化规律以及围岩支护对策的制定均具有显著的参考价值。     

不同应变率单轴加载条件下页岩的各向异性力学行为

基于静载条件下的常规力学试验可以证明,页岩层理面的存在是导致其力学行为各向异性的主要原因,而应变率的变化势必也影响着页岩各向异性特征的变化。为探究应变率对页岩各向异性力学行为的影响,分别在10-4 s-1、5×10-4 s-1、10-3 s-1和10-2 s-1 4种应变率条件下对不同层理角度的页岩进行单轴压缩力学试验。研究表明:（1）页岩弹性模量的各向异性程度随应变率升高而减弱,泊松比的各向异性程度受应变率的影响不明显;（2）页岩峰值强度随应变率升高而增加,其中45°~60°试样应变率敏感性最强,页岩的强度各向异性度随应变率升高而降低;（3）随着应变率升高,层理面对页岩破坏模式的控制作用得到削弱,破坏模式的各向异性程度减弱。总体而言,页岩的各向异性力学特征随应变率升高而减弱,研究结论有助于页岩力学行为的深入理解。     

剪切速率对结构性吹填软土力学特性影响试验研究

黏土在剪切变形过程中,剪切速率的不同会对其结构破坏产生不同影响,从而影响其力学特性.本文以天津滨海新区吹填软土为研究对象,在对吹填软土关于结构性讨论的基础上,开展了剪切速率对其力学性状影响的三轴试验研究,分析其剪切速率力学效应.试验结果表明:随着剪切速率的提高,在低围压条件下,吹填软土的强度及其结构屈服应力均先减小后增大,存在临界剪切速率,而在高围压条件下,强度及其结构屈服应力则逐渐增大,与剪切速率呈正相关关系,临界剪切速率逐渐消失; 吹填软土的黏聚力在不同围压下随剪切速率提高均呈现减小趋势,内摩擦角在低围压条件下随剪切速率提高呈现增大趋势,在高围压条件下则随剪切速率提高呈现减小趋势; 在剪切过程中,孔隙水压力均随着轴向应变的增大到某一值然后稳定下来,随着围压的进一步加大,孔隙水压力的稳定值会随剪切速率的提高呈减小趋势.     

高温后砂岩动力特性应变率效应的试验研究

利用MTS652.02高温炉与φ50 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统,对800 ℃加热后的砂岩试样进行单轴冲击压缩试验,分析17.904～62.600 s-1应变率范围内砂岩动力特性的变化规律。结果表明：800 ℃后砂岩动态应力-应变曲线大致经历压密、近似线弹性变形、微裂纹演化、裂纹非稳定扩展、应变软化以及卸载6个阶段;随着应变率提高,砂岩动态弹性模量、峰值应力随应变率的提高基本呈对数形式逐渐增加,峰值应变近似呈对数形式逐渐降低;较低应变率下,砂岩破坏为典型的张拉破坏,随着应变率的升高,剪切破裂面所占比例逐渐升高,砂岩破坏型式具有从张拉破坏向剪切破坏的变化趋势;800 ℃热处理后,砂岩破坏程度随应变率的提高逐渐提高,并且高应变率下破坏程度的应变率敏感性更加显著。     

基于颗粒离散元模型的不同加载速率下花岗岩数值试验研究

不同加载速率条件下岩石的力学特性,对于其动载下破裂内在机制的研究具有积极的意义。基于颗粒流理论,通过黏结颗粒模型（bonded particle model,简称BPM）虚拟实现不同加载速率0.001～0.500 m/s下花岗岩单轴压缩和巴西劈裂试验,定量分析加载速率对应力-应变、破裂形态、应变能率及声发射的影响。结果表明：单轴抗压强度和抗拉强度及其对应峰值应变随加载速率增加而非线性增长;单轴压缩作用下,随加载速率增加,试样由单一斜截面破坏向多斜截面破坏转变,且主控裂隙带宽度急剧增大,由裂纹数量及水平向高应变率区域变化规律可明显看出,试样破坏程度随着加载速率增加而逐渐加剧;巴西劈裂作用下试样从一条主控裂隙向多条主控裂隙转变,且裂纹向圆盘试样两侧边缘部分延伸,破坏程度加剧;单轴压缩和巴西劈裂作用下,声发射事件及应变能率均随加载速率增加而呈现出非线性增长趋势。     

石英砂岩力学特性及各向异性试验研究

为研究不同应力条件下层理对高孔隙率岩石材料破坏模式、弹性模量以及强度的影响,针对各向异性的石英砂岩,采用静水预压缩–增大轴向应力的加载方式,进行了多组带有不同层理角度试样的三轴试验。试验结果表明,不同应力条件下各向异性的石英砂岩试样表现出不同的变形破坏特征,以30 MPa围压为界,低围压范围内破坏模式为剪切型破坏,在该范围内随着围压增大破坏面由倾斜转向水平,并受到试样层理角度不同程度的影响,高围压范围内受到层理的影响分为剪切屈服和体积屈服两种破坏模式;随着围压的增大,新闭合的孔隙裂纹数目减少,各向异性对弹性模量的影响呈现降低趋势,弹性模量增长速率降低,弹性模量在层理分布角度?=60°时都会出现下降的现象;不同层理分布试样的强度曲线呈U型,围压在0~20 MPa范围内试样?=30°强度最低,围压在30~60 MPa范围内强度最低试样转化到?=45°附近;不同层理角度石英砂岩的强度特征系数随着围压的增大而逐渐减小,围压大于30 MPa后该系数逐渐趋于稳定。     

三种红层岩石常规三轴压缩下的强度与变形特性研究

利用MTS815Teststar程控伺服岩石力学试验系统研究了川东地区一红层边坡中的砂岩、粉砂岩和泥岩围压为03MPa的应力-应变全过程曲线,建立了峰值强度、峰值强度前弹性模量以及峰值强度后的弹性模量和围压的关系。将低围压下红层的全应力-应变曲线概化成5个阶段,分别为压密段、弹性段、屈服段、应变软化段和塑性流动阶段。试验结果得出,红层弹性模量随围压的增加而提高且变化明显,砂岩和粉砂岩在此围压内为脆性破坏,泥岩为塑性破坏的规律。     

泥页岩储层岩石力学特性及脆性评价

泥页岩储层的岩石力学特性对油气开发影响极大,进行泥页岩力学特性和脆性评价方面的研究,可以为泥页岩油钻井和压裂设计工作提供技术支撑。实验研究表明,泥页岩抗压强度与围压、杨氏模量成正相关;体积应变量随杨氏模量减小而增大,随泊松比增加而增加;泥页岩破坏在低围压下以劈裂式破坏为主,高围压时多出现剪切式破坏。泥页岩的脆性与其弹性参数和矿物组成关系密切,通过数值模拟和实验测量,综合弹性参数和矿物组分两种方法提出了一种新的脆性评价方法-弹性参数与矿物成分组合法(EP&MC Method),并实现了单井脆性评价,效果较好。脆性评价既是储层岩石力学特性分析的重要内容,也是压裂选层的重要依据。     

我国不同时代不同煤级煤的吸附特征

通过对采自不同地区,各种煤级近500个煤样平衡水分条件下的等温吸附实验数据的统计分析,研究了我国主要成煤时代、煤级和平衡水分煤的吸附特征,以及其Langmuir体积和Langmuir压力的变化规律,分析了Langmuir常数与煤岩显微组分、矿物质含量、孔隙度的关系,探讨了煤的吸附机理及各因素对煤吸附能力影响的内在原因.     

地形对不同反演的影响

[摘 要]根据观测数据和模型参数之间的关系,将求误差函数的最优问题的方法通常分为线性反演和非线性反演; 线性反演要求有相当准确的背景介质模型的条件,这和地球物理问题中的实际情况相矛盾。特殊情况下,线性反演甚至出现发散的情况。而非线性反演不用求目标函数的偏导数,全局随机搜索模型空间的最优解的办法,避免了问题的线性化,在山区复杂地形条件下,通过对比论证,非线性反演能够获取更合理的真实地电模型,从而说明由于非线性反演适应性较强、精度较高已被广泛的应用于地球物理的各个领域。     

不同初始饱水状态红砂岩冻融损伤差异性研究

借助于红砂岩冻融循环CT扫描试验，从扫描层面内不同的感兴趣区域内CT均值数大小及其变化以及CT图像，对4种典型的不同初始饱水状态红砂岩进行冻融循环条件下损伤扩展差异性研究。研究结果表明，对于初始损伤相同的岩石，初始饱水状态将决定冻融循环对其损伤扩展的影响程度。     

Closing temperatures of different fission track clocks

The fission track closing temperatures of the minerals which are found to be suitable for fission track geochronology have been calculated for various cooling rates using the stepwise cooling. Biotite is found to have the lowest closing temperature whereas the sphene is having the highest. The closing temperature falls with decrease in cooling rate.     

Two different geomentalities,two different gardens: the French and the Japanese cases

The French Renaissance gardens and Japanese hill gardens have constrasting garden landscapes. Japanese gardens are naturalistic and intend to give illusions that they are the beautiful spots of unspoilt nature. In contrast, the appearances of French gardens are not an imitation of nature but boldly reorganised landscapes in geometric forms. These two contrasting types of garden landscapes represent two different sets of geomentalities (frames of mind regarding geographical environment).An earlier draft of this paper was presented at the Ninth New Zealand International Conference on Asian Studies, Hamilton, 23–26 August 1991. Its abridged version is published in D. Bing and K. Henshell (ed.)Japanese Perceptions of Nature and the Natural Order (Hamilton, NZ 1992), pp. 1–11. The present paper was developed from the first half of the conference paper, and was completed during my three month's tenure in 1993 as a Japan Foundation fellow. I am grateful to the Japan Foundation for their generous support of my research on the Japanese geomentality.     

不同粘土矿物水敏性特征

通过改变砂样中的粘土矿物的种类和含量,结合咸淡水之间的单一和驱替实验,研究不同粘土矿物的水敏性特征。在单一的咸水和淡水情况下,当砂柱中的粘粒含量≤1.5%(重量比)时,其渗透系数基本不发生改变,即使粘粒含量从1.5%增加10%,其渗透系数也仅下降约一个数量级。各种粘土矿物中,蒙脱石导致含水介质渗透系数的下降最为明显,高岭土和伊利石约是其影响值的一半。咸淡水驱替实验中,加入蒙脱石颗粒的砂柱的渗透系数急剧下降,当蒙脱石含量达3~4%时,渗透系数已经下降的极低,可以看作不透水层,而加入高岭土和伊利石的砂柱的渗透系数没有急剧变化。对于这种现象的解释是:不同类型的粘土颗粒吸附不同数量的水分子,形成数量和大小不同的胶体团,使得介质渗透系数的变化量不同。     

缅甸不同矿点翡翠的矿物学特征

通过对缅甸达木坎矿区、帕敢矿区、隆肯矿区的4个矿点翡翠样品的偏光显微镜、电子探针、X射线粉晶衍射等测试,其结果表明:各矿点翡翠均以粒状变晶结构为主,主要矿物为硬玉,次要矿物有钠长石、云母类、辉石类、闪石类矿物、沸石类矿物等。其中,哥因角矿点翡翠矿石中有较大量辉石类矿物,纳莫矿点发现较大量方沸石矿物。沸石是含水矿物,而含水矿物作为矿脉的前锋组成矿物更为合理,故纳莫翡翠矿体形成深度应相对其它矿点更深。隆肯矿点翡翠样品w(A_l2O_3)=23.187%,w(Na_2O)=17.706%,w(TiO_2)=0.349%,w(K_2O)=0.298%,高于其它矿点;哥因角矿点翡翠样品w(CaO)=1.821%,w(MgO)=2.983%,w(FeO)=1.432%,高于其它矿点;纳莫矿点样品w(SiO_2)平均61.91%,为4个矿点中最高。     

Carbon isotope fractionation of Thermoanaerobacter kivui in different growth media and at different total inorganic carbon concentration

Chemolithotrophic homoacetogenic bacteria apparently express a characteristic stable carbon isotope fractionation and may contribute significantly to acetate production in anoxic environments. However, fractionation factors (ε) in bacterial cultures have rarely been determined and the effect of substrate availability has not been assessed. We therefore studied the kinetic carbon isotope effect in cultures of Thermoanaerobacter kivui grown at 55 °C. The fractionation factor in HCO₃⁻ buffered medium was ca. 15‰ more negative than that in PO₄³⁻ buffered medium. To test whether the difference was caused by the initial substrate ratio of H₂ and total inorganic carbon (TIC; 0.5 in HCO₃⁻ vs. 4.0 in PO₄³⁻ buffered medium), T. kivui was grown in either [3-(N-morpholino) propanesulfonic acid, MOPS] buffered or PO₄³⁻ buffered media with different HCO₃⁻ concentration. Indeed, the fractionation factor became more negative with increasing HCO₃⁻ concentration and decreasing H₂/TIC ratio. While pH had only a small effect, the fractionation was generally more negative in MOPS buffered than in phosphate buffered media, indicating that the buffer system also affected fractionation. Collectively, the results show that substrate availability and other environmental factors affect the magnitude of isotope fractionation during acetate production by chemolithotrophic homoacetogenesis.     

Naphthene-aromatic hydrocarbons in oils of different genesis

Naphthene-benzenes, naphthene-naphthalenes, and naphthene-phenantrenes have been extracted with methanol from mono-, bi-, and triarene fractions of oils of different genetic types from the West Siberian, Timan–Pechora, North Caucasian, and Pannonian (Serbia) oil-and-gas-bearing basins. The hydrocarbon composition and molecular-mass distribution (MMD) of naphthene-arenes have been determined by mass spectrometry. Naphthene-benzene and naphthene-naphthalene molecules contain one to six naphthenic cycles, whereas naphthene-phenantrene molecules contain one to three naphthenic rings. The number of carbon atoms in the alkyl groups of naphthene-benzenes, naphthene-naphthalenes, and naphthene-phenantrenes reaches 38, 20, and 19, respectively. Distinctive features of group compositions and MMD of naphthene-arenes have been revealed in oils generated by different organic matter.     

Comparison between different kriging estimators

Six different geostatistical estimators (linear kriging, lognormal kriging, and disjunctive kriging, each with and without a nonbias, i.e., universality condition) were compared using data from a polymetallic deposit in Algeria. The differences between estimators with and without the nonbias condition were far more pronounced than between the different kriging methods. This highlights the importance of choosing an appropriate stationarity model for the data. The criterion concerning kriging weight of the mean in simple kriging, proposed by Remacre (1984, 1987) and Rivoirard (1984) was found to be helpful for determining blocks where the choice of the stationarity hypothesis was critical.