基于物理模型试验的含多层软弱夹层顺层开挖高边坡变形破坏特征分析

含有多层软弱夹层的开挖边坡具有坡体结构复杂、稳定性评价及治理难度大的特点。以黔西地区现场开挖高边坡为研究对象,建立室内物理试验模型,通过不同的工况开挖,呈现变形破坏演化过程,分析变形破坏模型及形成机理,确定失稳破坏范围。结果显示:开挖边坡裂隙产生由表及里,由上及下,由最初的陡倾短小裂隙扩展延伸,最终贯通,形成近似平行岩层的长大裂缝;缓坡度开挖变形破坏为浅表层,整体稳定性较好,失稳范围及规模较小;陡坡度开挖变形破坏规模大,稳定性较差,以滑移-拉裂深层失稳为主;浅层滑坡滑面以层间泥化夹层剪切为主,基本呈直线状;深层滑坡滑面以层间泥化夹层剪切以及陡倾裂隙组合形成阶梯状。该研究成果对于黔西地区的顺层开挖高边坡设计、稳定性评价、治理措施选择等具有重要的指导意义。     

软弱夹层工程地质特征研究进展

软弱夹层是控制岩体稳定性的重要薄层,研究软弱夹层的工程地质特征具有重要的科学意义和实际工程意义。在收集整理国内外相关资料的基础上,首先从定义和分类、形成机制和影响因素、分布特征和规律、工程地质特性和力学特性5个方面对国内软弱夹层和泥化夹层的研究进行总结和概述,然后分析当前研究存在的不足之处,讨论软弱夹层与泥化夹层的区别与联系。研究表明,与原生软弱夹层相比,泥化夹层更薄,工程地质性质更差。最后提出下一步重点研究方向:软弱夹层的泥化演化过程及泥化夹层的演化趋势;软弱夹层的三维空间分布及可视化;软弱夹层的剪切蠕变理论模型,细观损伤破坏动态演变规律,应力松弛特性和动力学特性;软弱夹层与围岩间的接触面及组合岩体的力学特性。     

远源砂质辫状河储集层内部隔夹层研究与地质建模——以沾化凹陷孤东油田六区馆上段为例

河流相储层内部隔夹层研究对其储层内部构型表征及剩余油挖潜具有重要指导作用。本文以沾化凹陷孤东油田六区为例，基于岩心、测井资料，对远源砂质辫状河的单井、连井以及平面发育特征进行了分析；基于沉积微相控制和岩心、测井标定，对不同层次的隔夹层进行了识别以及特征描述；基于密井网的约束对心滩内部夹层的规模与产状进行了表征。结果表明：单层间夹层多是物性夹层，单砂体之间夹层包括泥质夹层与泥砾夹层，增生体之间的夹层为落淤层，落淤层宽度为80~400 m，长度为350~1 630 m，落淤层在滩头倾角约为2.03°，在滩尾倾角为1.28°，在两翼倾角为1.58°。利用界面约束方法，对储层内部夹层进行了构型建模，建立了一套能够进一步深度表征辫状河内部非均质性的构型模型。     

索达干坝址区泥化夹层工程地质特征

泥化夹层的分布及强度不仅影响到库区两岸山体的稳定,而且还影响到坝基的稳定.在大量地质勘探试验研究资料的基础上,研究了索达干坝址区泥化夹层的类型及分布规律、泥化夹层的粒度成分及物理性质,分析了不同试验方法对泥化夹层抗剪强度的影响,提出了抗剪强度指标的建议值.     

东昆仑南部西大滩断裂的地震鼓包及形成时代

在昆仑山南部西大滩与东大滩谷地,沿西大滩活动断裂发育大量串珠状斜列分布的地震鼓包,与不同类型的地震破裂、地震楔、地震陡坎和地震凹陷伴生,在探槽剖面表现为全新世砂土层和晚更新世砾石层的背斜褶皱变形;地震鼓包长轴走向290°~300°,与西大滩活动断裂呈10°~20°交角,锐角指示西大滩断裂左旋走滑运动方向。对探槽剖面不同层位的沉积物、断层破碎带和地震崩积楔分别取样,进行热释光和光释光测年,发现西大滩断裂的地震鼓包主要形成于全新世早期,对应于10.2ka BP、8.6~8.7ka BP、7.0ka BP、6.10ka BP4期古地震事件。估算西大滩断裂全新世早期强烈地震的复发周期为0.9~1.7ka,断裂左旋走滑速率为5.3~10.0mm/a,平均约7.7mm/a。全新世晚期西大滩断裂的构造活动性显著减弱,强烈地震向南迁移至库赛湖断裂。     

多信息关联的辫状河储层夹层预测方法研究:以南苏丹P油田Fal块为例

辫状河储层的夹层预测是油藏描述的重点内容。目前夹层的预测主要集中于夹层发育模式研究和心滩坝体的构型单元解剖,且多运用单一的预测方法。南苏丹P油田辫状河储层夹层类型多、规模差异大、分布复杂,定量表征难度较大,在文献调研的基础上,从夹层的沉积成因入手,依据不同沉积方式形成的沉积砂体及其内部泥质夹层形态与结构不同的特点,综合岩心、测井与地震等多种资料,提出多信息关联的辫状河储层夹层预测方法。在密井网区建立骨架剖面与三角网小剖面,运用测井资料的垂向高分辨率与地震资料的横向强连续性特征确定不同类型夹层的井间发育规模;在建立岩相模型的基础上,以隔层厚度分布图为约束条件,采用确定性建模方法建立稳定泥岩隔层分布模型;以沉积微相研究结果和夹层规模预测结果为约束条件,采用随机建模方法分别在砂岩相和泥岩非隔层相中模拟心滩坝、河道和各类型夹层的分布;最终确定了研究区主要存在4种成因类型的夹层,并在多信息关联的基础上建立反映多类型夹层空间分布的辫状河储层精细地质模型。研究发现,对于厚度大于2 m的夹层可以通过井震结合的方法验证其井间规模,定量确定不同层位、不同类型夹层顺物源与切物源的发育规模,为夹层模型的建立奠定基础;基于克里金插值方法建立的岩相概率模型增加岩相模型准确率至94%;以隔层厚度平面分布图为约束条件的确定性建模方法可准确建立砂组及小层间隔层分布模型;在各成因类型夹层井间规模预测的基础上,基于目标的随机模拟方法可以针对不同成因类型夹层的发育形态、数量、规模和趋势分别设定模拟参数,确定性与随机性相结合,实现了辫状河储层精细地质模型的建立。同时,对相关储层的夹层预测具有一定的指导作用。     

西南某水电站工程边坡泥化夹层构造形迹成因机理研究

工程区开挖边坡的稳定性受控于地层岩性(含软弱结构面)、向斜构造、微地貌等多种因素。边坡岩体中的层间剪切破碎带、断层破碎带不同程度地赋含泥化夹层,直接影响边坡的岩体结构。然而,工程边坡中泥化夹层却分布不均,是各种破碎带中的弱化带,最危险的潜在滑(弱)面,对重点工程部位的边坡岩体稳定性构成不同程度的安全隐患。因此,寻求其成因机制,优化治理措施,在整个开挖边坡系统中,起着关键性的作用。边坡所发育的煤系地层母岩体经多期强烈的构造挤压与研磨,各种风化的长期作用及地下水不断渗入,形成层间剪切破碎带产出、岩性较为复杂的泥化夹层岩组。枢纽区该泥化夹层岩组在实测地层剖面中,所占比例变化较大(1.77%~27.21%)。针对泥化夹层岩组的成因机理,提出5个成因阶段,对坝区所发育的泥化夹层作X射线粉晶衍射测试,证实其中确含有新(次生)的粘土矿物,为泥化夹层的存在提供强有力的佐证。     

环江油田巴19区块长7段钙夹层评价与大斜度井分段压裂优化

为实现最大化油藏接触,提高油藏产出水平,长庆环江油田巴19区块长7油藏采用大斜度井开发方式。在初期压裂改造中,由于忽视了层内钙质夹层对压裂缝高的影响,导致实际裂缝的几何形态与设计产生巨大偏差,出现了邻井裂缝串通及生产高含水等问题。本文通过研究油藏剖面测井特征,在细分层位基础上分析纵向应力分布,研究“复合层效应”影响裂缝缝高延伸的关键因素,优化了分段压裂方案,获得了更好的水力裂缝几何形态和尺寸。技术调整后现场压裂工艺质量获得提高,长7段油藏压裂改造质量优良率100%,大大提高了该区块的开发水平。     

基于钻孔电视的深部岩体节理三维网络模拟

为了准确模拟岩体节理的空间分布,评价高放废物地质处置库围岩的稳定性,先通过调查露头节理数据,运用概率统计理论进行节理几何特征模拟,再利用Monte-Carlo法来模拟节理空间分布特征,并以高放废物地质处置新疆预选区天湖地段花岗岩体为研究对象,通过钻孔电视调查不同深度节理几何特征,划分钻孔岩体结构均质区,提出钻孔节理产状、大小、密度的统计方法和计算公式,以均质区建立节理三维网络模型并通过数据对比法进行模型验证。结果表明：1）利用列联表卡方检验和重叠窗口法可将天湖钻孔岩体划分为0~90、120~240、270~360和390~600 m等4个均质区;2）利用SPSS软件以及基于节理直径、迹长和隙宽之间的数量关系得出节理产状服从正态分布,节理直径服从负指数分布;3）通过数据对比法得出模型统计和现场测量的节理平均产状数据相差±3°以内,平均直径相差±1 m以内,平均面密度相差±0.01 m^-2以内,从而验证了Monte-Carlo法建立的节理三维网络模拟的准确性。     

三峡库区宝塔滑坡泥化夹层泥化过程的水岩作用

宝塔滑坡群是三峡库区4个体积大于1亿 m3的特大型滑坡之一,滑坡发育在侏罗系蓬莱镇组砂泥岩互层的地层中,其中泥化夹层比较发育,是致使滑坡发生的最重要的原因之一。基于地质分析,进行X射线衍射（XRD）试验、扫描电子显微镜和X射线能谱（SEM-EDX）试验、物理化学试验和地下水水质分析,对宝塔滑坡区泥化夹层及其原岩的组分和结构进行了对比分析,认为宝塔滑坡区泥化夹层形成的原因为：上硬下软的地层结构是物质基础;构造应力或重力是泥化夹层形成的必要条件;地下水的长期作用是泥岩泥化的主导因素。在此基础上,研究了宝塔滑坡泥岩泥化过程中的水岩相互作用。研究表明,地下水与泥岩的水化作用、离子交换作用、溶蚀作用相互促进,改变了泥岩的组构和性质,使泥岩泥化,转变为泥化夹层,从而解释了泥岩泥化的机理。     

泥质薄夹层不同参数对油砂SAGD 开发效果的影响

泥质夹层对油砂SAGD的开发效果具有一定影响。以加拿大麦凯河某区块为研究对象,利用数值模拟手段,对位于注入井上方和注采井间的泥质薄夹层进行表征,模拟对比了泥质薄夹层的位置、延展长度、渗透率、厚度以及条数对SAGD开发效果的影响,得到了油砂SAGD开发的泥质薄夹层的临界参数。研究表明,泥质薄夹层位于注入井上方时对SAGD开发效果影响较小,位于注采井间时有不利影响,且越靠近生产井,蒸汽腔发育越晚,累产油量越低。注采井间泥质薄夹层超过7条、延展长度超过20 m时蒸汽腔几乎不发育,而渗透率与厚度对SAGD开发效果影响不明显。因此油砂SAGD布井时注采井间应尽量避开泥质薄夹层,从而有效降低泥质薄夹层对SAGD的影响。该研究结果,对于指导油砂SAGD部署、规避地质风险、实现SAGD高效开发具有重要指导意义。     

开挖条件下含水平砂土夹层边坡破坏模式研究

工程中经常遇到边坡中含有夹层的情况,对含夹层边坡的稳定性研究很有意义。目前的研究多着重于含夹层岩质边坡的稳定性,对土质边坡涉及较少,尚无系统的试验分析。开挖条件下含夹层土质边坡更容易发生破坏,对其破坏模式的正确认知有助于对其稳定性进行合理的安全评价。进行了含水平砂土夹层边坡开挖的离心模型试验,夹层位于边坡中部。通过与边界和试验条件相同的素土边坡进行对比,分析了中部夹砂层边坡开挖后的破坏模式。试验结果表明,中部砂土夹层的存在降低了边坡在开挖后的稳定性,且其下边界是边坡破坏的薄弱控制面     

多夹层盐矿地下储气库气体渗漏评价方法

我国盐穴地下储气库一般建设于富含泥质夹层的湖相沉积盐岩中,由于泥质夹层的孔隙率和渗透率均大于盐岩,因此其渗透性能对储气库的密闭性起控制作用。夹层的沉积特性一般沿水平展布,据此建立多夹层盐穴储气库渗漏分析理论模型。依据某储气库泥岩夹层的孔渗测试数据,并结合实际运行参数进行天然气渗漏计算。再利用以上研究成果分析气体渗漏范围和泄漏量的影响因素及变化规律,并对储气库选址及设计中的几个关键参数展开适用性评价,如储库离盐矿边界及断层的安全距离、相邻储气库安全矿柱宽度等。研究表明：泥质夹层孔隙压力的变化趋势表现为沿径向先急剧降低,而后趋于稳定;某时刻气体渗流范围和泄漏量由夹层渗透参数、渗透介质以及初始孔隙压力共同决定;渗流的影响范围随着时间的增加而逐渐增大,最终也趋于稳定。研究结果可为多夹层盐穴储气库选址、设计及密封性评价提供理论和技术支撑。     

辫状河心滩内部夹层控制的剩余油分布物理模拟实验

针对砂质辫状河,采用水驱油物理模拟的手段,旨在总结心滩内部泥质夹层(落淤层与沟道)控制的剩余油分布模式。模拟结果显示,夹层延伸长度、注采井与夹层的匹配关系、射孔位置等因素均对剩余油分布有控制作用。夹层水平延伸长度越大,夹层顶部和底部剩余油富集范围越大;如果两组模拟试验注采井射孔层位相同,采油井钻遇夹层的情况下剩余油更为富集;在注水井全井段射孔的条件下,与采油井全井段射孔相比,采油井上部射孔夹层附近剩余油富集范围较大,采出程度较小。     

Compression strength properties of the hardened cement mortar mixed with municipal incineration fine bottom ashes

In order to recycle the incineration fine bottom ash generated from municipal solid waste as a fine aggregate construction material(<4.75 mm), a series of uniaxial compression tests were carried out according to the mixing ratio of bottom ash, the curing temperature, the water–cement ratio, the mixing ratio of expanded poly styrene (EPS), and the curing time. As the results of tests, the compression strengths cured 28 days of all specimens prepared with different mixing ratios are ranged between 87 and 220 kg/cm². The water content of the hardened cement mortar is not much different with the curing time. Also, the water content is increased with increasing the mixing ratio of bottom ash, the water–cement ratio, and the mixing ratio of EPS. The unit weight of the hardened cement mortar is decreased with increasing the mixing ratio of bottom ash and the mixing ratio of EPS. The compression strength of the hardened cement mortar is decreased with increasing the mixing ratio of bottom ash. The compression strength of the hardened cement mortar cured at 30 ± 2°C and 40 ± 2°C is bigger than that of the cement mortar cured at normal temperature (20 ± 2°C). However, the compression strength of the hardened cement mortar cured at 30 ± 2°C is bigger than that of the cement mortar cured at 40 ± 2°C. The compression strength is increased at the range from 0.55 to 0.6 of water–cement ratio, and then the compression strength is decreased over 0.65 of water–cement ratio. Meanwhile, the compression strength of the hardened cement mortar is decreased with increasing the mixing ratio of EPS.     

Study on Optimization of Crossheading Support and Lateral Stress Evolution Law with Shallow Buried Soft Rock

In a shallow-buried coal mine, the original support scheme of large crossheading has features of excessive strength and resource waste. Firstly, various optimization schemes are obtained through permutation and combination, and verified through numerical simulation. Additionally, under the premise of ensuring safety and economy, the optimal scheme is determined as A3B3: For the roof support, there are 5 rockbolts in each row, with spacing of 1100 × 1000 mm. Row-spacing between anchor cables is 2200 × 2000 mm. There is 1 bolt per row for each sidewall, 1050 mm from the roof and with the spacing of 1400 mm. In order to study the evolution of lateral abutment pressure during the dynamic load stage, FLAC3D was applied. The plastic zone range from coal seam excavation to model equilibrium is analyzed. Finally, the rationality of the design is verified by analyzing the observed of borehole television and roadway displacement.

     

不同分布距离的软弱夹层对洞室稳定性的影响研究

软弱夹层等不良结构面对地下洞室的围岩稳定与支护结构安全起着决定性的作用,本文研究了顶部分布有软弱夹层隧洞的围岩稳定性与支护结构安全性,重点研究了夹层分布距离分别为0.2B,0.5B,1.0B（B为洞跨）3种情况,总结了夹层分布距离与洞周关键点位移、围岩应力、围岩塑性区的关系,分析了不同的分布距离下喷层的受力状况,并进一步探讨了常见围岩类型(II类、III类、IV类)中不同分布距离的软弱夹层对地下洞室围岩稳定性的影响,得出了不同分布距离软弱夹层对围岩变形、应力、支护结构受力影响的一些量化成果。研究成果可望对地下洞室选线（址）、支护系统优化以及施工有借鉴意义与指导作用。     

Present-day Block Movement and Fault Activity on the Eastern Margin of the Tibetan Plateau

The geology and tectonics in the eastern margin of Tibetan Plateau are complex. The main tectonic framework is composed of blocks and faults. Using discontinuous global positioning system survey data for 2008–2014, the velocity field for the Eurasia reference framework was obtained. Based on the velocity field, the present-day velocities of the blocks and boundary faults were estimated. The results reveal that the movement rates of the Chuan-Qing, South China, Chuan-Dian and Indo-China blocks are(17.02±0.60) mm/a,(8.77±1.51) mm/a,(13.85±1.31) mm/a and(6.84 ± 0.74) mm/a, respectively, and their movement directions are 99.5°, 120.3°, 142.9° and 153.3°, respectively. All blocks exhibit clockwise rotation. The displacement rates of the Xianshuihe, Longmenshan, Anninghe, Zemuhe, Xiaojiang and Red River faults are(7.30±1.25–8.30±1.26) mm/a,(10.07±0.97–11.79±0.89) mm/a,(0.96±0.74–2.98±1.73) mm/a,(2.03±0.49–3.20±0.73) mm/a,(3.45±0.40–6.02±0.50) mm/a and(6.23±0.56) mm/a, respectively. The Xianshuihe, Anninghe, Zemuhe and Xiaojiang faults show leftlateral strike-slip movement, while the Longmenshan and Red River faults show right-lateral strikeslip. These characteristics of the blocks and faults are related to the particular tectonic location and dynamic mechanism.