南沙群岛海域浅层沉积物物理性质的初步研究

通过对南海南沙群岛海域浅层沉积物的物理性质(物理-力学性质、工程特性、声学参数)的初步研究,揭示了南沙群岛海域的海底沉积环境是制约沉积物物理性质的重要因素,它们之间的关系互相影响.同时给出了沉积物物理学参数之间的相关图解,导出一些经验关系,以利于今后的调查考察和深入研究.     

四川盆地侏罗系致密砂岩弹性特征及岩石物理建模

近年来围绕四川盆地侏罗系陆相致密砂岩已取得了勘探突破,其中川中—川西过渡带具备形成大气田的地质条件,但对该套致密砂岩弹性性质变化规律的研究还较少,致使利用地震方法进行"甜点"储层预测的精度不高.本文利用四川盆地侏罗系沙溪庙组32块样品开展了系统的声学测量,在此基础上,分析了样品弹性性质的变化规律.结合X射线衍射矿物组分分析、扫描电镜、铸体薄片和岩石薄片特征确定了不同成岩作用对岩石储集性能的影响.研究结果表明,研究区致密砂岩储层表现为孔隙型储层,受差异性成岩作用影响,黏土含量、钙质含量和硅质含量的差异以及它们分布特征之间的差异对岩石弹性性质造成了很大的影响.在研究区对岩石物性及弹性性质有明显影响的成岩作用包括早期的钙质胶结作用、压实作用和溶蚀作用,因此针对不同时期的成岩作用对岩石弹性及物性的影响,利用接触-胶结模型、微分等效模量模型和临界孔隙度校正的Hashin-Shtrikman上限模型建立了研究区致密砂岩的岩石物理模型.     

用工程地质方法分析应县木塔塔基土的稳定性

通过工程地质研究，样品分析，标准贯入及静探等方法的试验，测试得出了塔院区塔基的工程物理性质和力学性质，承载力，木塔自重对塔基土的影响等一系列可靠的数据，认为，塔基土的承载力远大于塔身自重，塔基土的工程地质性能良好，属有利建筑抗震场地，对木塔损坏不起主导作用。     

北京区域土的压缩性与物理指标相关性分析

以北京区域土为研究对象,进行土工参数的变异性分析,研究其物理力学指标的相关性。结果表明:物理性质指标的变异性较小,而力学指标的变异性则相对较大;粉土压缩性的主要影响因素为自重压力、天然密度、饱和度、孔隙比等,而影响黏性土的主要因素为自重压力、含水率、天然密度、液性指数等;应用多元线性回归模型得到压缩模量与含水率、天然密度、孔隙比、自重应力等的关系式。     

基于Voronoi模型的饱和土建模机理研究

土颗粒是构成饱和地基的重要基础,因此无论用何种方法分析饱和地基时,均不能忽视土颗粒的物理性质。用传统方法计算时均假设土是均质、各向同性的,不考虑实际土颗粒的粒径和形状,与实际情况不符。本文采用了不同形核点数的不同不规则度的Voronoi网格划分模拟了实际土颗粒的结构,建立有限元模型并进行数值分析。计算结果表明,在不同时刻沿深度的孔压数值、有效应力分布和固结度等方面,采用该Voronoi网格划分的有限元模拟结果和太沙基常规模型的理论解进行对比,计算结果趋于一致,说明Voronoi图在对土体划分时是可行的,并且该模型在进行饱和土体一维固结的相关参数计算时具有很好的精度。     

循环荷载作用下钙质砂液化及体变特性

钙质砂是岛礁建设的重要材料之一,具有颗粒形状不规则与易破碎特性,钙质砂在动荷载下性质与石英砂有所区别,对钙质砂的液化特性及体变规律进行探究,能够更好地揭示钙质砂液化沉降规律。采用动三轴试验对饱和钙质砂进行了一系列不排水循环剪切试验。孔隙水压力的上升速率会影响钙质砂的抗液化性,实验结果表明：钙质砂孔隙水压力的上升速率受密实度、有效围压等因素影响。在动荷载作用下,试样上下孔隙水压力存在少量差值,同一试样上下孔隙水压力差受试样密实度、围压以及循环应力比影响。钙质砂在循环荷载作用下体变的主要影响因素是密实度,密实度越大,体变率也会越小,级配和围压对体变率的影响较小,且体变率较石英砂更低。     

海底流体逃逸活动的地球物理响应特征

海底流体逃逸活动对海洋油气勘探、天然气水合物勘查和试采、海底固体矿产勘探与全球气候变化研究等方面具有重要意义.理解海底流体逃逸活动规律,研究流体逃逸活动演化过程,并建立综合探测体系显得尤为重要.本文系统梳理了海底流体逃逸活动在海底可视技术、综合声学水体成像技术、"磁亮点"技术以及卫星遥感技术等相关探测方法下的不同地球物理响应.分析认为,海底流体逃逸活动容易改变海底地层的物理性质和形态,在地震剖面和声学图像上表现为独特的流体异常反射特征和声学响应;烃渗漏形成烃蚀变带,在航磁图像上表现为弱磁异常;渗漏油膜在SAR卫星图像上表现为黑色斑块;天然地震控制下的断裂带流体逃逸活动在临震时震中附近在热红外图像上表现为亮温异常.结合不同探测方法的探测效率和优势特征,提出了利用卫星遥感和"磁亮点"等方法进行平面约束预测,用剖面或立体声学水体成像数据进行海底流体活动确认,再通过海底可视数据进行精细探测的综合地球物理探测方法,为深入研究海底流体活动系统理论提供参考,同时指出流体逃逸活动研究的相关方向.     

齐家北地区高台子油层油水层识别方法

齐家北地区高台子油层为高含钙致密储层,钙质发育导致部分水层的电阻率大幅提高,高阻水层、油水同层、油层在电测曲线上具有相同的电性特征,给以电测特征为解释基础的油层、油水同层的判别带来极大的困难.针对上述解释技术难题,本文在储层"四性"关系研究的基础上,提出了剥层法:其核心思想是根据各流体类型储层典型的电性特征,将干层、水层、油水同层从其他储层中逐一剥离出来.即依据干层的电性特征,首先将干层与产层区分开;再利用水层识别图版,将水层特别是钙质水层与油水同层区分开;最后利用油层与油水同层解释图版,再将油层与油水同层区分开来.该方法尽可能地降低干层、水层特别是钙质水层对油水同层和油层解释的干扰,提高测井解释符合精度.研究表明:感应测井曲线可反映致密砂岩孔隙中低阻可动水含量,是钙质水层、油水同层解释的敏感曲线;多曲线联合定性识别方法与解释图版相结合可提高油水层测井解释符合率;所建立的测井解释图版精度均达到了90%以上,经过3口实际试油井进行的背对背验证,油层的测井解释符合率达到了100%.     

低饱和度油藏油水层解释方法——以新肇油田古628区块葡萄花油层为例

新肇油田古628区块葡萄花油层为低饱和度油藏.由于该类油藏含油饱和度低,导致油层电性特征不明显,与油水同层、水层区分度不高;钙质、泥质愈使电性特征复杂化,流体识别难度大.针对上述油水层判别技术难题,本文依据孔隙结构指数及自然伽玛相对值划分储层类型;依据电阻率泥质、钙质校正公式,消除泥质、钙质对电阻率的影响;将薄差层与厚层相剥离单独研究,采用深侧向与深感应电阻率比值与自然电位交会判别薄层油水层;在储层分类及电阻率校正基础上,优选深侧向电阻率与自然电位曲线交会判别厚层油水层.研究表明:分类、分层厚判别方法可较好地解决低饱和度油藏油水识别问题,图版精度均达到90％以上;经新投产井进行背对背验证,解释符合率为85.5％.     

浅水湖泊动力作用下水-土界面底泥起悬驱动力野外观测

动力扰动引起的水-土界面沉积物悬浮是浅水湖泊蓝藻水华控制的难点,本文基于声学高频流速仪、浊度仪、气象、波浪等观测仪器获取的高时空分辨时间序列参量,以太湖为例对动力扰动下的底泥起悬驱动力进行研究.结果表明风速小于3 m/s时,水-土界面处平均悬浮物浓度为59 mg/L,波流综合切应力小于0.015 N/m~2,底泥未起悬或在底床附近极小范围内发生起悬;风速在3~6 m/s时,水-土界面处平均悬浮物浓度为103 mg/L,波浪产生的底切应力大部分情况远大于湖流产生的切应力,波流综合切应力处于0.015~0.25 N/m~2范围内,底泥中等规模起悬;风速大于6 m/s时,水-土界面处平均悬浮物浓度为174 mg/L,波浪产生的底切应力占据绝对的主导地位,波流综合切应力大于0.25 N/m~2,底泥大规模起悬.梅梁湾底泥起悬的临界切应力在0.015 N/m~2左右,临界风速大约为3 m/s.     

古近纪湖相烃源岩形成的地球生物学过程

山东东营凹陷古近纪沙河街组下部普遍发育膏盐岩系和颗石藻钙质页岩.研究认为膏盐岩系形成于早期的盐湖环境,而膏盐岩系之上的颗石藻钙质页岩形成于咸度略低的咸化湖泊环境.通过古今湖泊环境和生物类群等的分析对比,认为蓝细菌是古近纪沙河街组下部膏盐层系形成过程中的主要生产力代表,生产力水平为1500~2000 g C m?2 a?1.通过对钙质页岩中钙质超微化石的研究,发现颗石藻是钙质页岩形成时的主要生产力代表.根据钙质页岩的沉积速率、沉积纹层和纹层中颗石藻化石的计数统计,定量确定了颗石藻页岩形成时的古生产力水平为2250~3810 g C m?2 a?1,平均为3120 g C m?2 a?1.通过对地层中大量草莓状黄铁矿粒径的统计,发现膏盐岩系形成时的底层水体处于富硫化氢的缺氧状态,而钙质页岩形成时的底层水体为下贫氧状态.在此条件下,有机质均能有效保存.通过多参数的地球生物学模型的分析和计算,认为东营凹陷古近纪早期盐湖及咸化湖泊中有机碳的保存效率约为10%~15%.     

高土石坝地震工况坝坡稳定安全系数研究

现行碾压土石坝设计规范（DL/T5395-2007）明确规定只适用于低于200 m土石坝,随着设计施工技术的发展对于超过200 m的高土石坝坝坡设计安全标准问题亟待解决。相对安全率理论把可靠指标和安全系数置于同一平台进行关联和映射。现行碾压土石坝设计规范规定的低于200 m的土石坝坝坡稳定允许可靠指标4.2。基于风险控制原则提出200~250 m高土石坝坝坡允许可靠指标取4.45,250~300 m高土石坝坝坡允许可靠指标取4.7,相应的地震工况高土石坝坝坡稳定安全系数1.35和1.4,高土石坝工程实例地震工况下坝坡稳定安全系数均满足所提安全系数标准值。     

高土石坝地震工况坝坡稳定安全系数研究

现行碾压土石坝设计规范（DL/T5395-2007）明确规定只适用于低于200 m土石坝,随着设计施工技术的发展对于超过200 m的高土石坝坝坡设计安全标准问题亟待解决。相对安全率理论把可靠指标和安全系数置于同一平台进行关联和映射。现行碾压土石坝设计规范规定的低于200 m的土石坝坝坡稳定允许可靠指标4.2。基于风险控制原则提出200~250 m高土石坝坝坡允许可靠指标取4.45,250~300 m高土石坝坝坡允许可靠指标取4.7,相应的地震工况高土石坝坝坡稳定安全系数1.35和1.4,高土石坝工程实例地震工况下坝坡稳定安全系数均满足所提安全系数标准值。     

基于合成孔径声学深拖调查的海底浅表层流体活动研究——以SAMS DT6000深拖在琼东南海域调查为例

声学深拖作为一个声学设备搭载平台,主要功能是获取高分辨率的声学数据,精细刻画海底地形地貌特征以及浅层剖面结构,对于研究海底浅表层流体活动系统的类型、形成机制和演化模式有着重要作用.本文介绍的合成孔径声学深拖（Synthetic Aperture Sonar Deep-tow）搭载了合成孔径声呐、浅地层剖面仪以及多波束系统等声学设备,相比于传统的侧扫声呐,合成孔径声呐采用小物理孔径基阵通过信号处理虚拟合成大孔径基阵来获得方位向高分辨率,大大提高了测绘速率,同时结合高分辨率的浅地层剖面和多波束背散射数据,可实现海底浅表层特征的三维立体显示.为查明调查区海底浅层流体活动的声学特征,分析天然气水合物相关的流体渗漏活动性与浅层构造之间的关系,我们利用声学深拖对研究区进行了全覆盖的扫测,获得了高分辨率的合成孔径声呐图像、浅地层剖面资料以及多波束背散射数据,平面上识别出多个呈条带状的海底丘状体,火焰状的流体渗漏,新月形的麻坑构造等流体活动地质构造;浅层剖面上可见气体聚集的声学空白段落,凸起的活跃喷口,以及反射杂乱的柱状浑浊带.通过识别流体活动的特征,我们总结了浅层流体活动演化模式具有周期性：游离气体通过高渗透运移通道上升至海底,首先扩散聚集造成局部沉积物体积膨胀形成丘状体;然后受其各种外界因素影响丘状体崩塌而引起气体渗漏;最后流体逸散剥蚀海底松散沉积物而形成麻坑构造;随着流体排出,喷口重新闭合,流体在地层中再次聚集,聚集的气体又将沉积地层上拱,在麻坑底部又可能生成含气丘状体.海底浅表层蕴藏着丰富的地质信息,这对于研究海底复杂的流体活动有着重要意义.     

深海海底沉积物声学特性原位测量试验研究

由于实验室测试环境条件与深海海底的原位温压环境存在较大的差异,取样测量的沉积物声学参数通常偏离海底原位状态的真实值.该文利用深水型压载式沉积声学原位测量系统,在水深超过5000 m的西太平洋海域开展了沉积物声学原位测量试验,准确获取了深海底原位状态下沉积物的声速和声衰减系数,并同步采集了沉积物柱状样品.结果显示,实验室测量的沉积物声速、声衰减系数均高于原位测量结果.通过温压校正和数据—模型对比表明,实验室声速比与原位声速比存在较大的差异,难以通过温压校正模型和频散模型完全改正,这可能与深海沉积物的结构扰动有关.较之浅海沉积物,软弱的深海沉积物结构更易受到采样过程的扰动,因而深海沉积物的声学特性测量更为困难,这表明在深海海底声学研究采用原位测量技术具有必要性.该研究标志着我国海底声学研究由浅海走向深海,对推动海底声学的深入研究具有重要意义.     

不同围压和流体饱和状态下致密砂岩弹性各向异性特征

为研究致密砂岩声波速度及其各向异性随围压的变化规律以及不同流体饱和状态下的弹性各向异性特征,钻取了不同方向的岩心并在实验室超声波频率下对致密砂岩的声学特性进行了测量,分别给出干燥和饱和水状态下,不同方向样品纵横波速度、刚性系数以及各向异性系数随围压的变化规律,并对实验结果进行了分析讨论.实验结果表明致密砂岩纵横波速度、纵横波速度比以及刚性系数均随围压增加而增加,但其在不同饱和状态下的变化率却截然不同;纵横波速度比、各向异性系数在饱和水状态下变化规律不明显,表明孔隙流体的存在对于岩石物理性质有着非常重要的影响.这方面的实验工作不但对于考察不同流体性质对致密岩石弹性各向异性影响是必要的,而且有助于致密砂岩油水和气层的识别.     

黄土液化微细观特性试验研究

黄土液化演化过程的微观机理分析是液化防御的科学问题之一。通过微细观及动力学试验探索黄土液化的本质和影响因素。首先用CT细观扫描实验探索黄土渗透液化的细观变化,研究表明土体液面上升的根本原因是弱碱性盐类胶结物的吸水作用导致土样含水面整体上升;试样达到高饱和度,大孔隙周围颗粒间胶结物质破坏后有效应力为零,土层液化。粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致高饱和度。土样微观结构的差异也会影响土的液面上升和破坏强度。针对低黏性粉土、粉质砂土及粉质黏土的三类黄土液化实验分析表明,低黏性粉土动荷加载时间更短,更易于液化,即低粘性粉土液化最为严重,粉质砂土为中等液化,粉质黏土相比其他黄土类别不易液化。电镜扫描土样微观结构参数分析表明,土颗粒周围胶结物质的化学元素比值(Ca/Fe),以及土颗粒粒径分布和孔隙尺寸(孔隙与颗粒比)均影响液化等级,可初步判断液化的强弱。     

两种粉质黏土的静强度特征对比分析

以南京与无锡的两种粉质黏土为研究对象,通过使用TSZ-2全自动三轴仪对这两种土在饱和以及非饱和状态下的静强度进行测定。对比分析两种土在饱和状态下,其原状样与扰动样之间抗剪强度的差异,以及两种土在非饱和状态下不同的初始含水率对其抗剪强度产生的影响。得出无锡土样较南京土样具有含水率低、密度高、孔隙比小、压缩性低、静强度高的特点,但扰动作用对无锡饱和土造成的影响较大,而南京土样受扰动作用影响小。确定非饱和粘性土的抗剪强度与含水率以及颗粒级配存在关联,从而导致两种土非饱和状态的抗剪强度存在差异。     

江西信江盆地红层及其地貌发育研究

江西信江盆地丹霞地貌的成景地层为晚白垩系陆相红色碎屑岩,红层的厚度、岩石学和地球化学特征及其在盆地内出露制约着丹霞地貌的发育、景观类型及其组合以及在盆地内的分布。信江盆地边缘主要出露茅店组、河口组和莲荷组巨厚层砾岩、含砾砂岩和砂岩,以铁质胶结和少量钙质胶结为主,可溶性成分含量低,这些红层以发育高大的顶斜型峰林型、峰丛型丹霞地貌组合为特征。盆地中部的河口组上部和塘边组地层含砾砂岩和砂岩为主,以钙质胶结为主,可溶性成分含量较低,常发育低矮的圆丘状丹霞地貌组合为特征,大型岩洞是其典型的景观类型。过渡地带主要为河口组上部、塘边组和莲荷组下部的砂岩、含砾砂岩,丹霞地貌只发育于断层或河流发育地区,以顶平型丹霞地貌组合为特征。以钙泥质胶结为主,可溶性成分含量高的细碎屑岩中一般不发育丹霞地貌。     

木钙对兰州黄土水理性质的影响

为揭示木钙对兰州黄土水理性质的影响,基于不同的木钙掺量和养护龄期,通过水滴入渗试验、渗透试验和崩解试验分析木钙土斥水性、渗透性和水稳性,并利用X射线衍射试验、扫描电镜试验探讨木钙土的改良机理。研究结果表明:木钙的掺入可以提升黄土的斥水性、水稳性,低掺量木钙土提升幅度有限,高掺量木钙土整体表现良好,而减弱渗透性的作用有限;木钙土的水理性质发挥具有龄期效应;28 d养护龄期下,木钙土的水理性质参数随木钙掺量的变化存在广义上的峰值,但峰值与木钙掺量的关系存在一定差异;木钙土的水理性质同力学性质保持了一定的正向关联性。木钙土并未产生新的矿物成分,但土颗粒双电层厚度变薄,而且胶结生成物包裹联结颗粒、填充孔隙,从而改善木钙土的水理性质。