室内岩石水压致裂三轴试验研究

水库蓄水为什么会诱发地震,至今人们的认识不尽一致,原因是多方面而且是十分复杂。但无论哪种诱发机制理论,水的作用都被列为重要因素。从岩石力学观点看,水的作用不仅使岩体(或断裂带)的性质发生“软化”,而且随着孔隙压力的增加使基岩的应力状态发生变化,从而改变了岩石的强度和变形特性。作者1981年发表的论文中对“软化”问题已作了论述,本文主要探讨孔隙压力的影响。试验采用新丰江水库主要断裂带区的花岗岩30块试件,分成烘干和饱和两组,在不同围压和轴压力作用下,通过中间孔注液产生孔隙压力,使岩样破裂,简称为“水压致裂三轴试验法”。这种试验测量其致裂强度特性,变形特性及破裂模式等一系列参数,为水库地震诱发机制的研究提供一个方面的判据。     

岩石水压致裂和诱发地震的实验研究

用7种岩石各制备了几类不同预裂纹的系列试件，并在不同围压下进行水压致裂强度实验。结合典型的水库诱发地震的实际资料和现今构造应力场的实验结果，以及应用岩石强度理论和岩石断裂力学的一些原理、方法，进行岩石孔隙水压诱发地震的探讨。初步结果为：(1)若岩体内构造应力很小，一定大小的孔隙水压力σp，可直接使岩体内的薄弱面致裂并发生小地震。(2)若构造应力较大，存在两类诱发地震的可能：①对岩体浅部一些走向与构造应力的主压应力σ1方向相近的薄弱面，σp可促使其发生张性破裂并诱发小地震。②当构造应力接近于断裂的抗剪强度时，因σp，降低了断裂面上的正应力σn，使原处于稳定状态的断裂失稳，发生滑移破裂并诱发出地震。σp导致断裂的破裂深度增大，使诱发地震的震级大于原潜在的地震震级。(3)各种岩体均存在着一个极限深度，此深度后不再有诱发地震。     

内孔加压三轴条件下岩石的破裂试验研究

本文应用岩石孔压三轴仪,研究花岗岩和大理岩的破裂特性,探讨应力途径对岩石破裂强度的影响。试验结果表明:(1)岩石的内孔水压致裂强度随围压的增加而线性增加,(2)在拉,压应力组合条件下,岩石呈现出拉破特性,引起岩石破裂的拉应力随着轴压增加而减少;(3)孔压致裂法获得的岩石抗拉强度值偏高     

三峡工程原地应力测量及蓄水诱发地震探讨

为了研究三峡拟建水库蓄水诱发地震的可能性,1988年在三峡拟建坝址三斗坪附近的茅坪镇花岗岩体中进行了水压致裂应力测量.钻孔深度800m,在154—791m 深度中的16个深度段进行了水压致裂     

新丰江水库诱发地震极限深度的实验研究

新丰江水库诱发地震是在什么深度发生的？通过对该水库基底断裂内岩石的三轴实验,获取了该岩石较完整的三轴强度包络线。利用强度理论、孔隙水压力并结合地震资料,对水库诱发地震的极限深度进行研究后得出：①具有诱发地震条件的水库,存在一个诱发空间,若岩体深度超过某一值（极限深度）后,将不再有诱发地震;岩石不同,极限深度也不同;②新丰江水库区的诱发地震,只在约14km深度的岩体内发生,震源深度≥14km的地震,均为普通的构造地震。     

唐山地震前后渤海湾地区油井动态的异常变化

本文汇集和分析了唐山地震前后(1970——1980年),渤海湾地区各油田的油井动态资料,结果表明:一、大地震的孕育和发生对油井动态有所影响.二、唐山地震前的油井动态异常主要表现为油产量和井压的大幅度升降.三、唐山地震前后井口压力实测曲线形态与水压致裂法测量地应力时,岩石破裂前后的曲线很相似.四、天然地层压力驱动的油井显示了清楚的震前变化,但这类井在油田只占极少数,而且迟早会转化为人工驱动型井,使问题复杂化.      

孔隙压力扩散与水库诱发地震活动性的初步研究

水库诱发地震活动与水的渗透有密切关系,本文认为水库诱发地震中,前震活动主要是由于水的渗透引起孔隙压力扩散,岩石强度弱化所致。由于水库区地下岩石渗透性质的复杂性,将库区岩石介质分为均匀、非均匀渗透的两种情况,利用两相(固、液)多孔介质中孔隙压力扩散理论,分别对水库蓄水所引起的孔隙压力场进行了数值模拟计算,计算结果表明,非均匀渗透模型中水渗透所形成的孔隙压力分布与水库地震发生的空间位置对应得较好,孔隙压力峰值扩散到水库诱发地震的前震震源处的时间(1.8天～45天)与水库蓄水后引起前震活动的滞后时间大体一致。     

澳大利亚地球科学局发布报告探讨水压致裂与诱发地震的关系

正2016年2月,澳大利亚地球科学局(Geoscience Australia)发布报告《水压致裂与诱发地震关系综述》(Review of hydrofracturing and induced seismicity),全面分析了澳大利亚水压致裂的应用及压裂过程中诱发地震的产生机制与影响,同时也分析了公众关心的与水压致裂相关的主要问题。1能源开发中的水压致裂与诱发地震     

利用卡洪山口科学研究钻孔中应力引起的钻孔崩落估计最大水平主应力值

本文我们利用钻孔岩样的力学性质,详细观察应力引起的钻孔崩落和由水压致裂实验估计的最小水平主应力值S_(kmin),构成了卡洪山口(Cajon Pass)钻孔直至3.5km深的最大水平主应力。S_(Hmax)的垂直剖面。正如基本上与所有其它的钻孔一样,卡洪山口钻孔的水压致裂应力测量得到的,最小水平主应力S_(hmin)数据比最大水平主应力S_(Hmax)的数据多得多(并且更加可靠)。为利用观察的井壁崩落约束S_(Hmax)的值,使用了由有效应变能准则得出的脆性破裂准则。这个破裂准则也允许我们考虑钻孔周围的三向应力,并考虑孔隙流体压力以不同方式对岩石强度的影响。比较从崩落估计出的S_(Hmax)剖面和从水压致裂实验得出的S_(Hmax)的估计值表明:当孔隙压力对水压致裂破裂起始的影响可以忽略时,它们相当符合。在这个钻孔中,直至3.5km深的总体应力状态相当于倾滑兼走滑断层型应力状态。最大水平主应力剖面有几个应力值显著减小的地方,它们与主要的断层带有关,这个结果和由水压致裂得出的最小水平主应力S_(kmin)剖面一致。     

房山大理岩试件的水压致裂试验

引言 按照Hubbert和Willis的理论,水压致裂的破坏准则为: P_c-P_o=σ_t+3σ_3-σ_2,(1)式中P_c是破坏压力,P_o是岩石中的初始孔隙压力,σ_t为钻孔壁上岩石在水平方向的拉伸强度,σ_2和σ_3依次为水平方向上的最大和最小的有效主应力,取压应力为正。因为破裂面垂直于最小水平主应力,关泵后裂缝既不扩展也不     

用三轴剪切阴影法研究地下人工裂隙的特征

我们在日本Higashi-Hachimantai用三轴剪切阴影法成功地测量了干热岩模拟场区的一条裂隙的再开裂特性和三维结构。在370m深度处的完整无损的熔合凝灰岩内用水压致裂产生这条裂隙,用井下气枪和一台三轴地震检波器进行跨井地震测量。根据被测信号的三轴速度图分析确定一特殊偏振方向的消声性,并评估该裂隙的取向和分布。结果与场区独立的试验所取得的资料符合得很好.裂隙的再开裂特性也通过透射尸波在裂隙的增压试验期间的滞后观察到了.用考虑到压力由断裂面向岩石内传播以致裂隙周围微裂隙再开裂的模型可以解释这个机制.     

含裂面岩石渗透率的实验研究

本文在实验室中采用定常压力差法在围压10—20MPP、注水压力为2.5—12.SMPS条件下对新丰江水库区花岗岩及刘家峡水库区变质岩进行了渗透实验,观测到了岩石渗透率随围压、注水压力及时间变化的结果,并且得到了渗透率随时间衰减的经验关系l。(t)=k。XEXP(一、t)。实验结果表明:完整岩石、自然裂而中含填充物岩石、自然裂面岩石的渗透率依次增大两个数量级。在实验中,恒定注水压力时渗透率明显地随着围压的增大而减小,当国压变化发生循环时,渗透率产生了不可恢复的减小;当恒定因压时,渗透率随着注水压力的变化取决于流体水对裂面的冲刷、溶解及沉淀堵塞作用而不可预测。最后根据该实验结果讨论了水库地震中水沿断裂系统渗透过程中渗透水的前锋形成高孔隙压力而触发地震的机制。     

水压致裂试验过程中的地电效应研究

本文总结了在水压致裂试验现场多台电法仪器测量和记录到的加压过程中的地电效应,并得到一些能反映岩石破裂情况的有意义的结果:（1）随着压力增加,电阻率明显上升.当压力超过岩石临界应力的一半以后,电阻率即很快地下降,卸压后又逐步回升,其变化椭圆的长轴方向与岩石破裂面的延伸方向是一致的;（2）以压力孔为中心的自然电位及ZK2,ZK14孔的井下电位都伴随着加压过程而变化,强烈反映了过滤电场与孔隙水压力的相关性.      

东江水库地震活动特征

东江水库自1986年蓄水以来,在库区出现了频繁的地震活动,延续时间已达10年,最大地震为M_L 3.2级.分析认为,这些地震具有国内外一般水库地震的共同特征,属于水库诱发地震,其序列特征属震群型.由于水库坝高、容量大,且库区有活动断层和岩溶发育,诱震机制可能为荷载效应、断层孔隙水压效应和岩溶塌陷.     

构造型水库地震的断裂力学分析

常见的水库地震有三种：断层破裂型（构造型）、浅表应力局部调整型（微破裂型）和岩溶型，构造型水库地震震级较高。本从地应力、库水压力、断层渗透水压力的分布规律着手，应用弹性断裂力学原理分析了三种应力产生的应力强度因子及总的应力强度因子，并从复合型应力强度因子的断裂判据，分析了水库地震的发震规律。     

联邦德国等国利用水压致裂和钻孔崩落研究地应力的近况

本文以笔者所了解的情况,介绍了联邦德国等国利用水压致裂和钻孔崩落研究地应力的近况。水压致裂应力测量目前值得注意的动态是:①世界上拥有小型轻便的软管水压致裂设备的研究小组愈来愈多;②联邦德国鲁尔大学地球物理研究所计划研制可用于更深的钻孔(6公里),并将井下超声电视、测震计与水压致裂封隔器装在一起的新设备;③利用一孔多段以至地点相近的多个钻孔的水压致裂数据,只用封闭压力和张开裂缝方位的观测值反推地应力大小和方向的参数;④破裂力学理论的初步应用。此外,在用钻孔崩落研究地应力方面的主要成就是,对有孔岩石标本所作的单轴压缩试验以及理论分析表明,崩落机制主要由岩壁张破裂(而不是剪切破裂)引起。     

不同饱和度下花岗岩的强度及变形特性

水库诱发地震的因素很多,水对岩石材料的影响是一个重要因素之一。从现有水库地震震例表明,水库蓄水后不是立即发生地震而往往要经过一段时间才触发地震(或地震活动加强)这可能与基岩的饱水程度有关,特别是对孔隙度小,渗透性差的库基更是如此。由于水的作用使岩石软化(岩石的粘聚力、摩擦系数,孔隙压力等产生一系列的     

水压致裂压裂裂缝的扩展及其力学特性

引言 近几年来,我们对水压致裂法应力测量在室内外作了一些工作,并结合发现的问题做了水压致裂室内模拟实验。 实验发现,钻孔加压率对岩石表观破坏强度有相当大的影响,加压率大,破坏强度也大。其结果,必然影响水压致裂应力测量的精度。本文探讨和分析了造成这种影响的原因和规律。提出:水压致裂过程中的裂缝扩展的动力学特性是造成上述结果的主要原因。     

美科学家发现可区分人为地震和自然地震的特征模式

正美国地球物理联合会(American Geophysical Union,AGU)2015年秋季会议于2015年12月14—18日在旧金山召开。在此次会议上,斯坦福大学的研究人员报告了他们发现的一种可以区分天然地震和人为地震的新方法。通过分析阿肯色州Guy市(油气公司在该地区以废水注入的方式实施水压致裂来开采油气,但诱发了地震活动)未曾被测绘过     

水压致裂实验Eh效应研究

我们在福建南靖县汤坑进行了水压致裂实验的Eh效应观测。在我国,水压致裂实验已用于石油地质勘探,但用于地震水化效应Eh的观测研究还是首次。本文介绍了观测结果。1.实验场区的地球化学背景