不同温压条件下饱水砂岩的变形破坏与孔隙压力问题的试验研究

本文通过不同温度与围压条件下的岩石三轴试验,研究了水、温度、有效围压对饱水的新沂砂岩变形破坏过程的影响及此过程中孔隙压力变化的特征。研究结果表明:(1)饱水砂岩的强度比风干岩石低20—30％,而排水条件下的这种差异更大;(2)岩石变形破坏过程中,孔隙压力的变化可划分出四个基本阶段:上升、缓升、下降与保持不变阶段,其中第二阶段相当于微破裂发生阶段,第三阶段相当于微破裂发展成为宏观破坏的阶段;(3)饱水砂岩的强度随环境温度的升高和有效围压的下降而减小,而且排水条件也促使强度降低,因此可以推断,井孔水位对震前异常反映灵敏的岩石力学与水动力学条件是:含水层的渗透性强、温度高、埋深浅、水头高。     

应力作用下层状砂岩电阻率的变化特征

本实验是在室温条件下对兰州河口砂岩进行了单轴加载,在与加载方向平行、垂直和成45°角的方向上观测了电阻率的变化特征。主要的实验结果是: (1)垂直层理加载时电阻率ρ_(?)(平行于加载方向)和ρ_(?)(垂直于加载方向)的变化分为三个阶段:上升—平稳—下降。(2)平行层理加载时电阻率ρ_(?)和ρ的变化表现出明显的各向异性。不论平行或是垂直层理加栽,在与层理面45°角的方向上的电阻率变化均较小。本文还对上述结果进行了定性解释。由于这种砂岩的放大因子较小(10—10~2),所以不适宜做地电台址。     

岩石应力状态改变引起岩石热状态改变的研究

岩石的应力状态发生改变是否能引起岩石的热状态发生改变，是一个值得研究的重要问题，我们在实验室对岩石试件进行实验，实验得出岩石的温度随岩石受到的压力增加而显著增加，在试件破裂前出现明显的破裂温度前兆；实验还发现岩石内部温度随压力变化的不均匀性，不同测温点的温度变化不同，其变化量可相差几度。     

地壳和地幔中的温度分布(续)

2.热传导作用:岩石圈地温分布曲线当热传导模式存在于地表的热边界层中时,它适用于岩石圈。在深度δ_(TBL)上,地幔是向上逐步变冷的,而在较浅的深度上,温度不随时间变化,因为它反映了指向地面的热损失与来自局部放射性衰变生热作用和来自下方热流的合成作用之间的平衡。因此,在远比δ_(TBL)小的深度上,我们     

在耀斑-日球电流片坐标系中——研究耀斑-激波相应地磁扰动的分布特征(Ⅱ)

本文采用一种新的坐标系——耀斑-日球电流片坐标系,对1966—1982年间由耀斑-激波所引起的277个耀斑-地磁扰动事件进行了分析.初步结果是:1.耀斑-地磁扰动事件在该坐标系中相对日球电流片的随机分布呈高斯分布,极大值在电流片附近;2.当地球和耀斑位于日球电流片同侧时,地磁扰动事件频次远高于异侧;3.地磁扰动强弱在该坐标系中的分布,亦呈现了同侧高于异侧,且极大值多在日球电流片附近;4.耀斑-激波能流密度ρ_2V_2~3及其跃变量ρ_2V_2~3-ρ_1V_1~3在该坐标系中具有十分类似于相应磁扰水平的分布,其离散程度后者略大于前者. 根据本文的结果可以看出,对耀斑-地磁扰动研究来说,近太阳日球电流片的存在是一个重要的特征面,它对耀斑-地磁扰动的产生和强弱水平有重要影响,使太阳耀斑活动与地磁活动效应之间的对应关系变得复杂化了.     

海潮负荷引起的弹性潮汐形变解

1.计算方法根据自由振荡理论,质量负荷作用下的地球形变平衡方程形式为■式中u和v表示球坐标系中r和θ方向的位移量,ρ_0=ρ_0(r)、g_0=g_0(r)为形变前的地球密度场和引力加速度,ψ为质量附加扰动位ψ_1和直接作用于地球的扰动位ψ_2之和,(?)为体胀系数,λ(r)、μ(r)、e_(?)(?)、e_(?)(?)、e_(?)(?)和e_φφ分别为拉梅常数和应变分量。扰动位ψ满足泊松方程     

地震前地电阻率短临异常的初步研究

我国几次大震及若干次中强地震前,观测到震中周围地电阻率具有三个阶段的异常变化。异常各阶段具有明显不同的形态和规律。本文重点系统地分析研究了地电短临异常的特征和规律。初步探讨地电异常与孕震过程的联系。根据观测资料分析对比,提出有效地电短临异常的观测条件,即要求台址地下介质电性分层特性ρ_2/ρ_1《1及地电观测资料无年变化为最佳。     

岩石波速温度和压力系数的测量方法及其应用

概述了高温高压实验技术在研究地球深部物质组成和结构等方面所起的作用，认为它是把地球物理模型同地球深部物质组成结合起来必不可少的一个中间环节，通过分析典型的试验结果，介绍了在实验室测定岩石波速温度系数（ρ↓V/ρ↓T）P、压力系数（ρ↓T／ρ↓P）T和岩石本征波速（VO）的方法，以及运用它们进行波速外推的原理，结合前人工作实例，阐明了将此技术与地质及地球物理研究结合，为地球物理测深资料的解释提供实验约束的研究思路，针对在前人工作中实验参数及实验结果存在差异的现象，着重探讨了实验条件和流程对实验结果的影响，认为，在用回归方法计算（ρ↓V／ρ↓P）T时，通常应在大于300MPa的压力段上采集实验数据，以消除岩石内部先存微裂隙的影响；在计算（ρ↓V／ρ↓P）T时，为抑制热裂隙的产生，还应满足不小于1MPa/℃的压力增量；另外，测定（ρ↓V／ρ↓T）P时，实验温度不宜太高，以避免引起岩石内部的矿物相变和物态变化。     

黄子洞地电台观测室改造的试验

一、观测室中温湿度对P测量的影响 根椐黄子洞地电台第Ⅲ,第Ⅴ道测线实测资料与观测室温度的相关分析结果。室温与地电阻率ρ的关系是很密切的,它们之间的相关系数分别为:γTρ_3=0.88,γTρ_5=0.94 这种同步相关关系,是温度T及湿度H共同作用下改变了仪器的格值ε而造成ρ测量结果的变化。其机制为T、H→ε→ρ。     

川06井水位固体潮效应变化初探

通过分析承压井孔储水效应对井水位固体潮效应(井潮)的影响, 重点研究了含水层储水系数S和导水系数T对潮汐排水响应的影响, 以探讨井潮变化形成的初步原因. 以川06井为例, 通过对实测井孔水位数据进行潮汐分析, 得到井孔储水效应引起的相对振幅A和相位移η, 进而分析A和η随时间变化的规律以及两者之间的关系. 结果表明, 井潮变化主要受井孔储水效应变化影响; 在潮汐排水响应阶段, 井潮主要受含水层导水系数T(或渗透系数K)影响, 而受储水系数S影响较小.      

岩石热弹性理论及其在地球物理中的应用

热弹性力学研究弹性体在非均匀温度场影响下的变形问题,它是经典弹性力学的推广.?和弹性力学相比,热弹性理论考虑温度的影响,更加准确地阐述弹性介质在温度影响下的物理状态.?岩石物理实验证明了岩石存在热弹现象,即岩石的弹性参数(特别是速度和弹性模量)随着温度的变化而变化.?岩石热弹性理论为由温度引起的弹性模量及速度异常提供了...     

地下水微动态中的地球物理信息及其开发

承压、封闭性好的井孔-含水层系统可以看作是安装在地表附近的高灵敏度的体应变仪,它能观测到固体潮、地震波、气压效应、降雨负荷、海潮负荷以及断层活动等多种应力应变变化现象。井水固体潮分析结果既反映了液态地核动力学效应造成的日波振幅比随频率的变化,还可确定含水层体积模量、孔隙度、渗透率等参数以及基岩裂隙参数,某些参数随时间的变化可能与构造活动有关。水震波分析结果可以确定井孔-含水层系统的频响特征。故井孔-含水层系统是一个探索地下信息的重要窗口。     

数值模拟静态应力扰动下的断层失稳:结果分析兼与Dieterich模型和Coulomb模型的对比

基于大量岩石力学实验,Dieterich和其他研究者(Dieterich,1978;Ruina,1983)首先提出了描述岩石摩擦过程的速率-状态摩擦定律(R-S摩擦定律).如今R-S摩擦定律已成为研究地震成核等地震演化机制的有效手段.Dieterich(1992,1994)最早提出了描述受静态剪应力扰动后断层失稳时间提前或推后的余震触发机制的解析模型.现在Dieterich模型已经成为解释余震随时间衰减规律的Omori定律等地震观测现象的有力工具.与之相对应,广泛使用的Coulomb应力失稳模型也可以给出断层受到静态剪应力扰动后,断层失稳时间的提前和推后量.Dieterich模型和Coulomb应力失稳模型基于不同的物理方法,所以在进行地震危险性评估时,二者均有各自的局限性.本文利用R-S摩擦定律控制的1-D弹簧-滑块模型,模拟计算了理论地震循环以及在不同静态剪切应力扰动下,失稳时间的提前和推后量的变化情况,然后将计算得到的时间提前和推后量分别与Dieterich模型和Coulomb模型的相应计算结果进行了定量化对比和差异性分析,并给出了相应的解释.数值模拟结果显示,对于R-S摩擦定律在参数不变的条件下,断层模型失稳时间的提前和推后量的大小强烈依赖于静态剪应力扰动的大小和作用时间,而且绝对值相同的正、负向静态剪应力扰动造成的失稳时间的提前和推后量的变化情况并不完全一致.在震后松弛/滑移阶段和闭锁阶段,时间提前和推后量是常数,且随静态剪应力扰动绝对值的增大而增大,两者的比值接近于1.0,这与Dieterich模型和Coulomb模型的结果是一致的,相应的差值小于两模型结果的10%.而在自加速阶段,模拟计算结果则存在与Dieterich模型和Coulomb模型结果不同的特征.首先,在自加速阶段模拟计算结果均偏离Coulomb模型,而且时间提前和推后量的比值小于1.0,相异于Coulomb模型的论断.不过当受到正向静态剪应力扰动后,Dieterich模型的结果和模拟计算结果是一致的,最大相差量不超过Dieterich模型结果的7%,可接近0.对于负向静态剪应力扰动,当其绝对值较小时,Dieterich模型的结果很接近模拟计算结果,相差量不超过该结果的14%.但对于绝对值较大的情况,模拟计算结果远大于Dieterich模型的结果,最大可达Dieterich模型结果的35倍,这是由于负向静态剪应力扰动后使得Ω=δ·θ/dc1的条件不再成立,进而使得Dieterich模型不再成立.总的来说,与模拟计算相比Dieterich模型可以很好地描述1-D断层受扰后失稳时间提前和推后量的变化情况,并且可以体现出正、负静态剪切应力扰动后失稳时间提前量和推后量变化的差异性,而Coulomb模型则不能完整地给出受到静态剪应力扰动后断层失稳时间提前或推后的估计值.     

江苏地震观测井温度梯度与井孔构造对比

通过对江苏区域内12口地震研究水温观测井,测量井孔不同深度温度背景值,计算温度梯度;结合温度变化与井孔的地质构造,对比分析研究区内井孔水温特点.结果表明:水温梯度是水-热动力学与地热动力学综合影响的结果,井孔地质构造、含水层分布对温度梯度值存在重要影响.该研究结果可为井孔水温定量分析提供数据支撑.     

钻孔体应变与面应变观测井孔耦合系数的计算

钻孔应变观测系统（岩石、 膨胀水泥和应变仪钢筒）存在显著的井孔耦合效应,只有确定这一耦合系数,才能得到地壳岩石的真实应变值,从而实现不同测点数据的可比性．本文根据双衬套理论及弹性力学理论,建立了三维空间应力作用下体应变与面应变观测力学模型,并进一步推导各自井孔耦合系数计算式,发现两组系数与井孔的受力状况密切相关,分别与不同力源引起的应变信号相对应．亦即应力比（钻孔轴向应力与平面应力之比）不同,耦合系数也不一样,体应变随应力比的增大而下降,面应变则上升. 本文结果还表明平面应力作用下的耦合系数与外加应力无关,只与观测系统本身有关,故数值保持恒定. 此外,文中对其影响因素也进行了分析,结果表明,体应变和面应变的井孔耦合系数均随岩石弹性模量和泊松系数的增大而增大,且前者的幅度较大,井孔耦合材料水泥对二者影响均很小．      

主震前b值异常的一种形成机制

观测结果表明,主震之前呈现异常b值。即将来临的主震前b值异常时间与主震震级有关,关系式为log(T)=q+rM,式中q和r为两个常数。本研究将解释这个关系式的内涵。此外,还将探索主震前形成b值异常的机制。根据基于Knopoff-Burridge弹簧—滑块模型的数值模拟结果,Wang(1995)发现b与s之间存在幂律关系,其中参数s是两个滑块之间的弹簧常数(K)和滑块与移动板块之间的常数(L)的比值。累积频度的幂律关系式为b~s~(-2/3),离散频度的关系式为b~s-1/2。因为震源区的L值在很长时段内几乎是常数,所以b直接与K有关。较小(较大)的K导致了较高(较低)的b值。Wang(2012)发现K=ρAV_P~2,式中ρA和VP分别是断裂带的面密度和P波速度。试验结果表明,VP受岩石中含水饱和度的严重影响。由于震源区内含水饱和度随时间而变化,所以VP及K也随时间变化。因此导致了b值也随时间而变化。     

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     

剪切载荷扰动对断层摩擦影响的实验研究

利用双轴伺服控制加载装置,采用3块花岗闪长岩标本组成的含有2个滑动面的直剪结构,开展了摩擦滑动实验。实验中通过在剪切方向上叠加正弦波状的位移扰动,研究了剪应力扰动对断层粘滑失稳的影响。研究表明,在恒定的正应力和位移速率下,标本表现出较为规则的粘滑;当在剪切方向叠加位移扰动后,随扰动振幅的增加,粘滑发生时间与扰动的相关性增大,粘滑的应力降和时间间隔的分布趋于离散,其中扰动能产生明显影响的临界振幅大致为0.05MPa;粘滑应力降和时间间隔随扰动振幅增大而逐渐离散的现象在较高正应力下更为明显,而相同扰动振幅下粘滑失稳发生时间与扰动的相关性也随正应力增加而增大;扰动周期对摩擦性状的影响不明显。研究结果意味着,地震引起的同震剪应力的变化不仅会引起邻近断层上地震发生时间的变化,也可能引起地震强度的变化     

氡预报地震的实验研究

有关氡气的来源、变化机制及共和地应力的关系尚处于研究过程中。本文将围绕这一问题对岩石标本进行压力试验和溶解试验,为氡预报地震的压溶机制提供实验依据。作者在对唐山地区水氡普查测定的基础上,采集井孔围岩及岩芯标本,开展岩石铀(钍)含量、岩石压氡、岩石水溶解氡及井孔水氡含量之间的综合研究。初步认为,当岩石受压变形破裂时井孔围岩中放射性元素的含量与氡逸出量呈正向关系     

滇西地区九种岩石的P波Q值

本文叙述了以波传播和谱振幅比法测得的滇西地区九种岩石在不同应力状态下(σ_1=σ_2=σ_3=σ)的衰减系数,P波速度及Q值。在σ≤90 MPa时,随压力增加,衰减系数减小,P波速度及Q值增大;在σ≥120 MPa以后,衰减系数、P波速度及Q值变化甚小。其中团山砂岩及砖窑村片麻岩Q值较低。