工程场地弹性波拟模态分析技术研究

采用弹性波小排列观测系统,将岩土体简化为质量-弹簧-阻尼系统,分析"点源"激励多自由度的幅-频响应特征,提出了工程场地介质结构弹性波测试的振动拟模态试验分析方法.通过对物理模型的动力学和静力学参数的测试,建立起激励响应的频率与抗压强度、弹性模量的相关关系:随着弹性模量的增大,激励响应大的频带和主频明显向高频移动.研究表明在有效激励下运用单道记录拟模态结果即可快速定性评价岩土体物性变化,对工程场地岩土体的快速诊断具有重要意义.     

液压质量控制系统（HMS）的分析模型及其对底层柔性建筑抗震控制…

本文着重阐述ＨＭＳ系统的振动控制机理及其分析模型。在对试验结构分析的基础上，建立了ＨＭＳ系统考虑其油液压缩性的“可压缩弹性”分析模型（简称“弹性”模型）。试验与分析证明，以该模型描述ＨＭＳ的系统的工作状态是符合实际的。本文以所建立的“弹性”分析模型，对ＨＭＳ系统各参数对底层柔性建筑抗震控制体系减震效果影响的规律性进行了详细的计算分析，得出了一些结构，这些结论对实际工程抗震控制设计是非常有意义的。     

地震频段弹性模量测试系统改进与升级

获取地震频段弹性模量对于地震数据定量解释、研究地震波传播特征及油气勘探开发具有重要意义.前期建立的测试系统基于应力应变法可以获得地震频段内岩心的杨氏模量、泊松比和衰减.该系统仅适用于ϕ38 mm岩心, 而测量物性参数(孔隙度、渗透率等)、测量超声纵横波速度时一般使用ϕ25 mm岩心.为将ϕ25 mm岩心应用于地震频段弹性模量的测试, 统一各项岩石物理测试的数据, 本文结合有限元数值模拟和实验测试对地震频段弹性模量测试系统的机械结构与应变采集系统(惠斯通电桥)做了改进与升级.通过数值模拟与标定实验(铝和有机玻璃)论证了在ϕ25 mm岩心上进行低频实验的可靠性和准确性.利用改进后的测试系统对常规砂岩在干燥(空气)、充气(N₂)与完全饱和流体(白油)条件开展了高频(MHz)超声和低频(1~3 kHz)应力应变测量实验, 其结果表明: 干燥岩样和充气岩样的弹性参数在低频和超声频段一致, 以此验证了改进后测量系统的可靠性; 而饱和白油的砂岩弹性参数在1~3000 Hz频段范围内表现出明显的频散特性.改进后的地震频段弹性模量测试系统可以为定量研究含流体岩石的弹性频散特征提供有效的实验测量工具, 其实验结果不仅可应用于生产实践, 也可为检验、修正岩石物理模型的提供重要的实验依据.

     

多相岩石弹性特征的试验研究及其在地层评价中的一些应用

弹性特征是岩石的基本物理特征 ,是弹性波传播和岩石力学问题分析的基础。岩石是矿物的集合体 ,是典型的多相混合介质。岩石的性质不仅取决于构成岩石的固相和流体的特征 ,还与固 -流两相的排列方式有关。本文将岩石视为多相体 ,从其各组成相的弹性特征和组成相之间的相互作用着手研究岩石的弹性特征。1　开展了多相岩石固相体积模量的试验测试　　利用“不套封”压缩试验测试了砂岩、花岗岩和熔融氧化硅的固相体积模量。测试结果表明 ,砂岩的固相体积模量可在 3 8Gpa左右发生较大变化 ,与岩石固相的组成成分和胶结物的构造位置等因素有关…     

页岩储层脆性评价分析及可压裂性定量评价新方法研究

目前绝大部分可压裂性模型以弹性参数脆性指数法为基础评价页岩储层可压裂性,然而通过岩石应力应变特性、岩石力学测试统计结果和矿场压裂实例分析可知,通过弹性参数评价页岩脆性缺乏理论依据,且与实验测试、压裂效果等相悖.针对页岩储层可压裂性定义不统一、不全面的问题,综合分析了影响页岩体积压裂过程中压碎难度、缝网的复杂度、获得较高...     

多层混凝土小型空心砌块与煤矸石页岩多孔砖组合砌体模型楼动力性能实测与分析

对一个1：1比例的多层混凝土小型空心砌块与煤矸石页岩多孔砖组合砌体模型的抗震性能进行了试验研究。对该足尺试件在抗震性能试验的不同受力阶段进行了动力测试，分别得到了结构处于弹性、开裂、屈服和破坏状态下的频率、振型、阻尼等动力参数，分析了模型动力特性的变化特点及原因，为这种结构的抗震设计及动力分析提供了依据。     

沿高变刚度设支撑高层大开间异型柱框架抗震性能试验研究

提出了沿异型住框架楼层变刚度设支撑的设计方法,进行了1／3结构模型试验研究,测试分析了弹性侧移刚度、结构的承载力、延性、滞回曲线、破坏机制及刚度衰减特性。计算所得的结构弹性侧移刚度与实测值符合较好．     

沁水盆地太原组煤层岩石物理性质、镜质组反射率与微观结构实验研究（英文）

为了分析沁水盆地太原组煤层岩石物理性质、镜质组反射率与微观结构之间的关系,采集了三个不同煤矿井下的11个煤岩样品,利用MTS岩石物理参数测试系统对煤样进行弹性参数测试,通过薄片鉴定和扫描电镜对11个煤样的有机显微组分、镜质组最大反射率和微观结构特征进行了分析。对上述实验结果进行交会分析发现:一些弹性参数之间具有线性关系;纵波速度与横波速度均具有各向异性特征,其各向异性特征与镜质组最大反射率有良好的负相关性;纵横波速度、杨氏模量与微孔含量呈负相关关系。获得的煤岩岩石物理参数之间的关系构成了煤岩地震岩石物理建模和煤层气地震反演技术的基础。     

地层压力条件下沁水盆地煤岩动静态弹性参数同步超声实验研究

静态弹性参数对储层压裂改造、应力场及裂缝预测具有重要意义,开展地层压力条件下煤岩动、静态弹性参数实验研究,获得动、静态弹性参数之间的关系,为利用动态弹性参数预测静态弹性参数提供了岩石物理依据.本次研究应用MTS岩石物理参数测试系统完成沁水盆地和顺地区的煤岩样在地层压力条件下的动静态弹性参数同步测试.结果表明：动态杨氏模量随压力的增加而增加,而动态泊松比随压力的变化较为复杂;动、静态杨氏模量之间呈线性关系,且动态杨氏模量大于静态杨氏模量;动、静态泊松比之间的相关性较差,大部分煤样的动态泊松比小于静态泊松比.获得的这些关系为动静弹性参数转换提供了基础,进而为利用地震资料进行静弹性参数预测,获得岩石力学性能参数提供了一种途径.

     

地震作用下结构-设备耦合体系动力相互作用研究

为了研究结构系统与设备系统的动力相互作用,设计并制作了1个由钢筋混凝土框架结构和钢结构单自由度振子组成的结构-设备耦合体系模型,并进行了振动台试验。试验测试了模型结构在不同地震波峰值加速度下的动力特性、位移反应和动应变。根据试验结果,分析了耦合系统的受力过程和破坏机理。采用ABAQUS进行有限元分析,分析了设备与结构不同质量比参数情况下,耦合模型和堆聚质量模型频率特性以及地震响应的差异。研究表明:在地震作用下会形成非线性结构-弹性设备的耦合体系;结构屈服后设备的动力放大系数小于屈服前的放大系数;耦合体系的计算频率小于堆聚质量体系的计算结果,地震响应大于集中堆聚体系,质量比越大,两者的差异也越大。     

关于“气煤弹性各向异性系数实验测试”一文的讨论

研究、确定气煤弹性各向异性的类型和大小,对煤田地震各向异性理论的研究具有重要意义."气煤弹性各向异性系数实验测试"一文通过对15块气煤岩样的超声测量,对气煤的弹性各向异性特征进行了分析,获得了对气煤地震勘探有指导意义的结论.但该文的一些理论概念和公式的使用及结论的获得有值得商榷的地方.本文针对此提出了一些修正意见,并利用该文的测试数据进行了补充分析,获得了气煤弹性各向异性相对完整的认识.     

液压质量控制系统(HMS)的分析模型及其对底层柔性建筑抗震控制的分析

本文着重阐述HMS系统的振动控制机理及其分析模型。在对试验结果分析的基础上,建立了HMS系统考虑其油液压缩性的“可压缩弹性”分析模型(简称“弹性”模型)。试验与分析证明,以该模型描述HMS的系统的工作状态是符合实际的。本文以所建立的“弹性”分析模型,对HMS系统各参数对底层柔性建筑抗震控制体系减震效果影响的规律性进行了详细的计算分析,得出了一些结论,这些结论对实际工程抗震控制设计是非常有意义的。     

饱和碳酸盐岩地震频带弹性参数响应的实验机理分析研究: 压力与孔隙流体影响

碳酸盐岩储层中蕴藏着全球近一半油气储量,也是我国深层、超深层的重点勘探领域.然而,深层碳酸盐岩复杂孔隙结构导致其储层条件下岩石物理响应机理不明,这对有效地震储层表征与流体预测带来了巨大挑战.目前,国内尚缺乏系统开展针对深层碳酸盐岩储层的地震频带岩石物理实验测试研究.厘清深层油藏开发中因流体流动而引起的储层压力场与孔隙流体性质变化对地震频带弹性参数影响机制,在一系列地球物理应用中具有十分重要的意义.通过开展跨频带（地震低频+超声高频）弹性参数实验测试,本文系统研究了压力与孔隙流体对深层碳酸盐岩弹性模量及其衰减的影响机制.针对中低孔渗碳酸盐岩储层岩芯,分别测量了其在干燥、饱和盐水与甘油下的弹性参数,分析了弹性模量对压力与频率敏感性.干燥岩芯杨氏模量频变特性显著低于饱和流体岩芯实测数据,且饱和甘油岩芯模量及其衰减均高于饱和盐水测量结果.部分饱和盐水岩芯的地震频带实测结果表明,杨氏模量与泊松比均随含水饱和度升高而增大,其频散程度却略有降低.此外,基于干燥岩芯弹性参数不依赖频率的前提,受迫振动法低频实验所得岩石弹性模量和衰减数据与三孔隙类型喷射流模型预测结果相一致,证实喷射流是引起复杂孔隙微观结构储层岩芯频变黏弹性响应的主控因素.

     

P.S测井技术的工程应用

P．S测井技术是地震勘探方法之一，也是一种简便、快速、准确的原位测试技术。通过P．S测井可测定岩土体的弹性波速（Vp、Vs)，为工程设计提供所需的动弹性力学参数、划分建筑物场地类别、评价地震效应、进行场地地震反应分析和地震破坏潜势分析等。文中简述了P．S测井技术的工作原理、现场实测技术以及数据处理和资料分析过程。最后结合两个实例说明了P．S测井技术在岩土工程勘察过程中的应用及其效果。     

地震构造类比法的应用—以川东地区华蓥山断裂带为例

本通过野外地震地质考察和系统的年代学样品的采集与测试，对华蓥山断裂带的第四纪活动性进行了讨论，并分析了该断裂带可能存在的分段特征。     

含垂直裂解隙PTL介质长波长等效正各向异性弹性常数

针对PTL介质中存在定向排列的铅垂裂隙系统的组合模型，探讨在长波长情况下其等效正交各向异性弹性常数的计算方法。根据Backus方法并结合Hudson微裂隙理论，推出了PTL与EDA组合之等效正交各向异性弹性常数的计算公式，且在裂隙呈稀疏分布的假设前提下，导出了等效弹性常数的具体计算表达式，并进而用伪谱法对含垂直裂隙PTL介质的弹性波场进行了数值模拟。本文的理论研究及数值计算结果表明：用5个长波长等效PTL弹性常数和3个无量钢的裂隙柔量，就可描述等效正交各向异性介质力个独立的弹性常数。     

三维最小二乘弹性高斯束叠前深度偏移

与声波高斯束成像相比,弹性波高斯束偏移更适用于复杂油气藏多波多分量地震勘探.但是由于观测系统的局限性和深部构造的复杂性,该方法同样存在成像分辨率低、照明不均衡等问题.本文结合最小二乘偏移和弹性高斯束偏移的优势,提出了一种通过弹性高斯束叠加构建Born正演（反偏移）算子和偏移算子的三维最小二乘叠前深度偏移方法.依据最小二乘反演理论,建立基于反偏移数据与实际观测数据残差的目标函数,采用共轭梯度算法迭代更新来建立地下真实的反射率.与传统弹性高斯束偏移方法相比,该方法不仅提高了成像分辨率,而且使复杂构造特别是陡倾角地层的成像照明也得到了补偿.理论模型测试结果证明了本文方法的可行性和有效性.

     

工程锚杆锚固质量动测技术

结合锚固体系的锚杆动力学及弹性波运动学理论,分析和评述了锚固体系的振动特征和锚固体系中弹性波传播的能量衰减规律,以及锚杆锚固质量检测的方法、技术与特点;并通过工程检测实例进一步说明,锚杆锚固质量动测技术是一种方便易行,测试精度能满足现场技术要求的方法,具有较为广阔的应用前景。     

梁式传感器地应力自记测试系统

梁式传感器地应力自记测试系统,是测量钻孔三个直径变化的仪器,机械斩波放大,可见记录。应力是根据钻孔直径变化,用弹性理论推导出的公式计算而得到的。经初步试用,测试系统性能良好,能满足地应力相对测量的需要。     

结构非弹性动力响应的力模拟法

提出了基于力模拟法研究受动力荷载作用的结构非线性特性的一种新的算法，与传统改变刚度矩阵的方法不同，该算法是通过改变结构位移场来进行非弹性分析。结构的每一个非弹性变形代表一个自由度，因而结构所有的非弹性特性可通过一个方程表示。这个算法在计算时间上是非常有效的，因为它仅需使用初始刚度矩阵，且当运动动力分析中的状态空间数值积分法时，可以达到很高的数值精度。而且，这个算法在分析结构应变硬化性质、弹塑性性质和应变软化性质时都是稳定的。通过将这种算法与已有的非弹性动力分析软件程序相比较，说明了这个算法是的、高效的。最后，通过对一个6层医院建筑动力响应分析的应用，演示了该算法在分析实际结构中的完整的非弹性分析过程。