薄互层反射系数序列时～频特征研究

针对薄互层储层结构难以识别的问题进行了研究。通过建立不同类型薄互层地质结构的反射系数时间序列,与其振幅谱的数学表达式,并经计算分析后发现,前人由三层介质二个反射系数时频关系得出的陷频周期倒数,等于时域层间时间厚度的结论,并不适合多层情况。经深入研究后进一步发现,可描述振幅谱特征的主瓣周期及其个数,旁瓣周期及其个数,f=0点和f=fn点的振幅值等参数,都是确定薄层、薄互层,或薄层夹厚层地质结构的重要参数。当薄层结构特征不太复杂,采集和前序处理不丢失高、低频信息的情况下,可用削除子波或部份削除子波影响后的记录振幅谱,甚至也可用记录的对数谱等的结构特征参数,来识别或预测薄层或薄互层等地质结构。     

法向卸荷下贯通裂隙岩样压剪破坏特征研究

开展贯通裂隙岩样在法向卸荷下的压剪破坏研究,有助于更好地理解岩体裂隙在卸荷条件下的失稳特征。对单裂隙贯通岩样开展剪切应力峰前一系列法向卸荷破坏试验,分析了法向卸荷下试样裂隙的变形及能量演化规律。结果表明,法向卸荷下裂隙压剪失稳时的法向应力大于常规直剪试验的对应值,裂隙的抗剪能力减弱;剪切位移随法向应力减小而增大;卸荷变形比K随裂隙轮廓面积比Rs的增加而增大;卸荷过程中总变形能U0由减小转变为增加的现象可用于预测岩石裂隙卸荷失稳。研究结果对理解贯通裂隙岩体压剪卸荷失稳破坏具有一定参考意义。     

油气水界面追溯法——研究烃类流体运聚成藏史的一种重要方法

通过对塔里木盆地多个油气藏的油气水界面演化史与成藏期的综合分析 ,认为油气水界面追溯法是研究烃类流体运聚成藏期与成藏演化史的一种十分有效的方法。其确定成藏期、恢复成藏演化史的基本原理是 ,规则油气藏形成时其油气水界面通常为一水平的界面 ,以后因构造变动等影响 ,油气水界面可能发生变迁 ,直至构造稳定期其油气水界面又重新演变为水平的界面。因此 ,可以通过对油气藏油气水界面演变史的分析 ,研究油气藏的形成演化历史。具体做法是 ,首先编制大比例尺圈闭发育史剖面图 (或平面图 ) ,然后计算现今油气藏的油气水界面在各地质历史时期的古埋深 ,并标于相应时期的剖面图 (或平面图 )上 ,则现今油气水界面埋深最早形成水平直线或水平界面的时间 ,即是油气藏的形成时间。其后的油气水界面变迁则纪录了油气藏形成以后调整、改造乃至破坏的历史     

三向土工格栅筋-土界面特性拉拔试验研究

现有关于格栅与土的筋-土界面特性研究多以单、双向格栅为研究对象,而对三向土工格栅筋-土界面特性开展的试验研究较少。以三向土工格栅为研究对象并考虑0°和90°两种拉拔方向的影响(记为TX_0工况和TX_90工况),开展了一系列室内拉拔试验,通过对三向土工格栅沿拉拔方向4个断面的位移进行量测,分析了格栅拉伸应变、筋-土相对位移、界面摩阻力分布及格栅变形与破坏模式,并分别从峰值剪切强度和残余剪切强度两个方面对筋-土界面强度参数和表观摩擦系数的变化规律进行了探讨。研究结果表明:由于平面外挠曲变形的影响,TX_0工况下横肋的嵌锁作用随法向应力增大而增强,从而使TX_0工况的拉拔性能逐渐优于TX_90工况;拉拔过程中,筋-土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程,其分布形式不断发生调整,筋-土界面呈弹塑性-软化特征;TX_0工况的筋-土界面摩擦角显著大于TX_90工况,黏聚力则刚好相反,法向应力较高时TX_0工况的筋-土界面强度更高,更有利于材料性能的发挥。     

双重孔隙介质中P1波在自由边界上的反射

对双重孔隙介质波动中的体波及P1波在半空间自由透水和不透水边界上的反射问题进行了详细的理论求解。通过数值计算,对双重孔隙介质中4种体波的弥散和衰减特性,以及不同边界上反射波振幅反射系数随P1波入射角和频率的变化进行了分析。结果表明：（1）P1、P2、P3和S波均具有弥散和衰减特性,P1波传播最快而衰减最慢,P3波传播最慢而衰减最快;（2）随着入射角的增大,反射P2、P3和S波的振幅反射系数均先增大后减小,反射P1波则先减小后增大,且边界透水条件对反射P2和P3波的振幅反射系数影响显著,对P1和S波的影响较小,但透水和不透水边界下振幅反射系数随入射角的变化趋势一致;（3）反射P2、P3波的振幅反射系数均随频率的增大而增大,且不透水边界下反射P2波的振幅反射系数大于透水边界下的反射系数,而反射P3波则相反;（4）随着频率增大,透水边界下反射P1波的振幅反射系数先增大后减小,不透水边界下先减小后增大再减小,反射S波的振幅反射系数随频率变化情况则与P1波相反。     

化学腐蚀下节理花岗岩法向刚度演变规律试验研究

通过开展侧限条件下完整试样及不吻合节理试样法向荷载压缩试验,研究了节理花岗岩法向应力及法向闭合的变化特征,揭示了不同化学溶液酸碱值pH(1、3、7、12)和不同腐蚀时间t(10、30、100 d)条件下含不同初始开度b的节理试样法向刚度演变规律。试验结果表明：不吻合节理试样的应力随应变变化特征不同于完整试样及吻合节理试样,由于节理表面微凸体的崩解,在应力-应变曲线整体增长过程中产生了局部应力降现象。不吻合节理法向闭合曲线呈现非线性的特点,法向位移增加速率随法向应力先增大后减小;相同法向应力下,试样法向位移及节理闭合速率随初始开度的增大而变大。通过引入经典节理闭合模型,分析得出节理试样法向刚度同时受初始开度、pH值及腐蚀天数的影响,其中受初始开度的大小影响最为明显。当pH=1、t=10 d时,法向位移从1～3 mm,b=1.65 mm的试样法向应力较b=3.4 mm的试样提高46.26%～149.46%;节理法向应力及刚度随着酸性溶液pH值的减小而减小;随腐蚀时间增加,不同化学溶液下的部分节理法向刚度先减小后增大。     

电法探查海岸带含水层咸淡水界面的调查研究

本文在理论上对电法探查多层土层组成的海岸带含水层的咸淡水界面的可能性进行探讨的基础上,对太平洋沿岸某地区进行了实地调查研究.在测量设置在海岸附近及分布于海岸纵深方向的调查井垂直方向电导率的同时,在调查井附近进行了电法探查.结果表明,电法探查的咸淡水界面的深度与依据井水电导率区分的混合区域上端几乎一致,即对于不同类别土质构成的岩土层,电法不但能探查确定咸淡水界面的深度,而且与以往的手法比较也是一种简单、快速、可靠、成本低廉的确定咸淡水界面深度的方法.     

子结构界面法求解岩土工程的接触问题

对在岩土工程中经常遇到的物体之间的接触问题，本文尝试了用子结构界面法求解接触问题，该方法不需要接触面的刚度参数，并且能对接触状态进行判定，求解接触应力和变形。     

利用气体吸附法和压汞法研究烃源岩孔隙分布特征

烃源岩中微观孔隙空间是油气初次运移的重要通道,同时也是残留烃主要的储集空间。本文对烃源岩中不同尺度的孔隙分别使用气体吸附法和压汞法进行测定,进而对孔隙分布进行系统分析。实验结果表明,青山口组一段烃源岩孔隙度较低,分布于12%～387%之间,平均为217%,主要以微孔和介孔为主,孔容分布于18～30 mL/mg之间,平均为949 mL/mg;比表面积分布于091～3102m2/g之间,平均为702 m2/g。同时本文探讨了不同岩石组成对烃源岩内孔隙发育与分布的影响,发现有机质、伊利石及黄铁矿含量与孔容之间具有较好的正相关关系,孔隙的大小及数量随其含量的增高而增加,而粘土矿物中的绿泥石以及非粘土矿物中石英、方解石、斜长石含量与孔容之间呈负相关关系,烃源岩中的孔隙可能会随其含量的增高而减少,高岭石含量与孔容之间相关性较差,表明烃源岩孔隙可能不受其影响。此外,烃源岩中孔隙发育及分布还受有机质类型、丰度、热演化程度、粘土矿物排列形式、非粘土矿物的次生变化等因素的影响     

落石法向恢复系数的多因素联合影响研究

法向恢复系数（Rn）作为落石灾害预测及分析中最为关键的输入参数,由于其受控因素较多,如何确定准确合理的Rn值仍然是一个难题。为探究多因素对Rn的联合影响规律及机理,首次采用响应曲面−中心复合试验设计方法对Rn的7因素联合影响展开测试。通过对试验结果进行回归和方差分析,遴选的7个因素对Rn影响均较显著,显著程度依次为碰撞角（θ）>试块硬度（H1）>转速（ω）>形状因子（η）>入射速度（V）>坡面硬度（H2）>尺寸（d）。许多交互参数对Rn亦表现出了显著影响,依次为d−θ > H1−d > V−η > H1−ω > d−η > η−ω > H1−η。对于单因素参数,Rn随d、V、η、θ减小和H1、H2、ω增大,呈增大趋势;对于交互参数,d和ω对Rn影响较弱仅表现在H1较小时,随H1增大,影响逐渐增强;η在H1较小时对Rn影响较显著,随H1增大,影响明显减弱;η较小时,Rn随V或d减小显著增大,η较大时,这种影响不显著;θ较小时,Rn随θ增大减小较快,θ较大时,减小趋势放缓;相比较小η值试块,较大η值试块的ω对Rn影响更为显著。这些获得的结论可为落石Rn计算模型的构建提供重要参考,进而为落石灾害的精准预测及防护提供依据。     

节理岩体法向蠕变特性的数值模拟

对含节理面的岩体模型进行数值模拟,研究节理面倾角、间距和条数等对节理岩体的轴向瞬时应变、轴向蠕变应变的影响。结果表明：(1)含单组平行贯通节理时,且节理面等间距均匀分布时,当节理面的倾角β为90°时,轴向瞬时应变和蠕变应变随节理面条数的增加几乎没有变化。当节理面条数保持不变,随着节理面的倾角β由0°增加至90°时,轴向瞬时应变和轴向蠕变应变呈先增加后减小的变化规律。(2)当节理岩体模型中含有2条交叉的贯通节理面时,竖直荷载方向与第1条节理面间的夹角,以及两条节理面间的夹角对节理岩体的轴向瞬时应变和蠕变应变均有所影响。     

不同法向边界条件接触面三维力学特性的试验研究

运用最新研制的80 t三维多功能土工试验机对粗粒土与结构接触面在3种典型法向边界条件下的三维力学特性进行了试验研究。结果表明,接触面法向边界条件对其力学特性有重要影响,不同法向边界条件下接触面表现出了一些相似和不同的力学响应：(1)接触面总体上剪缩或有剪缩趋势,但数值不同;(2)除常应力条件外,接触面切向应力-切向位移关系曲线同一循环内一般不闭合,不同循环也不重合;(3)3种法向边界条件下接触面应力比-切向位移关系曲线同一循环内基本闭合,不同循环也基本重合,且形状较为相似,均呈椭圆形;(4)接触面静、动抗剪强度指标随法向边界条件变化不大,但动抗剪强度则差别很大。     

页岩储层裂隙渗透率模型和试验研究

页岩储层的裂隙渗透率是评价页岩气开采的重要参数,基于裂隙法向刚度的概念,考虑页岩储层变形过程中裂隙系统和基质系统之间的相互作用以及页岩气解吸引起的体应变,提出了与有效应力相关的页岩储层的渗透率模型。然后分别分析了页岩气藏在单轴应变和常体积条件下的渗透率模型,分析表明,单轴应变和常体积条件下（3个方向的总应变都为0）的裂隙渗透率模型完全一致。采用脉冲衰减渗透率仪测试了煤系页岩的裂隙渗透率,当有效应力从0.7 MPa增加到14.5 MPa时,渗透率从41.81×10-17 m2降到5.43×10-17 m2。为了阐述渗透率模型的有效性,利用煤系页岩的渗透率数据对有效应力-渗透率模型进行拟合。结果表明,当裂隙的法向刚度、张开度和煤系页岩的初始渗透率分别为57 922.5 MPa/m、0.000 17 m和50.15×10-17 m2时,有效应力-渗透率模型和煤系页岩的渗透率拟合程度较好。然后利用现场渗透率数据对该模型进行拟合,结果表明,当裂隙的法向刚度和张开度的关系符合反比例函数时,拟合程度非常好。该渗透率模型适合于单轴应变、常体积和常围压条件,可用于描述页岩气开采过程中页岩储层裂隙渗透率随孔隙压力的变化规律。同时,该渗透率模型和P&M模型以及S&D模型进行了比较,结果表明,该渗透率模型的拟合结果与S&D模型基本一致,但与P&M模型存在一定的差别。     

多孔介质界面对重非水相液体迁移过程影响的图像法研究

重非水相液体(dense nonaqueous phase liquid,DNAPL)污染土壤和地下水的问题已引起广泛关注,研究其在不同粒径多孔介质及其界面的运移特征形态是确定污染区域、修复治理土壤和地下水环境的前提。文章通过室内试验研究多孔介质界面对DNAPL运移与分布特性的影响。首先在二维砂槽上进行DNAPL污染物的入渗试验,试验过程中用数码相机拍照,将DNAPL扩散过程以图像的形式记录下来;然后用AutoCAD对图片进行处理,绘制出DNAPL迁移过程的锋面变化图。结果表明:DNAPL入渗过程中,迁移主要受到重力作用与毛细作用的控制,毛细作用力随着介质粒径的增大逐层减小,重力作用逐渐起主导作用使污染物入渗速度逐层增大;介质结构影响DNAPL的迁移形态,介质粒径逐层增大,DNAPL污染物的渗流面与指进扩散宽度逐层减小,扩散方式由面状变为指状;在不同粒径介质界面介质结构发生突变时,DNAPL迁移锋面线曲率也相应变大,此时DNAPL的迁移呈现“凸”型特征,另外,不同的界面横向扩散的滞留宽度不同,随着介质粒径的增大,界面的横向扩散宽度相对变短。     

法向循环荷载下土石混合料-织物界面剪切特性研究

筋-土界面动力剪切特性会影响加筋土石混合料路基的稳定性和耐久性。采用室内大型动态直剪仪,对5种含石量（0%、25%、50%、75%和100%）下的土石混合料-土工织物界面进行了一系列静、动力直剪试验,分析了法向应力振幅（10、20、30、40、60 kPa）和法向加载频率（0.5、1.0、2.0 Hz）对界面剪切响应的影响规律,并在试验的基础上建立了界面摩擦系数的经验公式。结果表明：界面上、下界抗剪强度随含石量的增大表现为先增大后减小的趋势,并与法向应力振幅呈正相关关系,与法向加载频率呈负相关关系;增大含石量会使界面剪胀效应增大,增大振幅和频率会使其减小;含石量和振幅的增大会导致界面摩擦效应增强;在试验的基础上建立了与含石量、振幅、频率相关的界面摩擦系数经验公式,与试验结果吻合较好。     

Wenner法探测淡盐界面的调查研究

本文在理论上对电法探测由数层地质构造组成的海岸带水层的淡盐界面的可能性进行探讨的基础上,对太平洋沿岸某地区进行了实地调查研究.测量设置在海岸附近及分布于海岸纵深方向的调查井铅直方向导电率的同时,在调查井附近进行了电探查.结果表明,电法探测的淡盐界面的深度与依据井水导电率区分的混合区域上端几乎一致,即电法探测的淡盐界面的位置在混合区域的上端.因此,该方法作为一种监测海水入侵的手段是非常适宜的,且与以往的手法比较,也是一种简单、快速、成本低廉的确定淡盐界面深度的方法.     

高频振动下散粒体-结构界面临界状态强度特征试验研究

高铁桥梁、路基工程中的桩基础持续承受列车运行引发的振动荷载,当前350 km/h车速下的车致振动已高达近40 Hz。随着车速的进一步提升,可能给桩基础承载性能带来不利影响。桩-土界面是桩和地基土之间力和变形传递的重要媒介,很大程度上决定着桩基础的长期服役性能。但目前对于高频振动荷载下桩-土界面相互作用行为的认识和研究均不足。基于自主研制的可实现土-结构界面高频振动耦合静力剪切的试验装置,研究了散粒体-结构界面在振动下的临界状态强度特征,探讨了振动加速度、法向应力、结构面粗糙度、颗粒形状和振动频率的影响。结果表明：振动会导致界面强度衰减,部分振动条件下的界面强度甚至低于静力条件下的0.5倍;振动下的界面强度随振动加速度、频率的增大而下降,随法向应力的增大而提高。最后,基于摩尔-库仑强度理论,建立了振动下的散粒体-结构界面强度准则。     

岩石节理在固定法向压力刚度条件下的剪切理论研究

节理在固定法向压力刚度（CNS）条件下的剪切过程比较复杂,剪切中由于剪胀的存在使得法向压力增大,而法向压力的增加又限制了剪胀的发生。根据CNS剪切过程中某一瞬时状态下法向压应力大小,以节理在该法向压应力下法向剪胀位移与剪切位移的关系为基础,建立一个楔形物理模型。通过循环迭代求得CNS剪切过程中每一步的法向压应力值,进而得到整个过程的剪切应力值。通过该模型,讨论了节理各参数对CNS剪切过程的影响,结果表明,其剪切应力值受法向压应力刚度与节理法向变形参数共同协调控制（包括单轴压缩变形及剪胀角的磨损）,节理在剪切过程中越不易发生压缩变形,其剪切应力值越大。     

循环荷载作用下筋土界面抗剪特性的试验研究

利用自主研制的大型结构面剪切仪完成了一系列界面直剪试验,探讨在法向循环荷载与静荷载两种条件下土工格栅与石英砂界面的抗剪性能,比较其在两种法向荷载下的异同点。试验结果表明：循环荷载作用下剪应力随剪切位移的发展趋势与静荷载下的有相似之处,但曲线本身表现出了循环发展的特性;循环荷载作用下剪应力峰值和谷值的最大值与法向应力的关系近似符合摩尔-库仑定律;循环剪应力最大值随着法向循环荷载频率的增加而减小,但随着振幅的增加而逐渐增大;循环荷载下筋土界面剪应力随位移而波动,始终处于振幅上下限所对应静荷载下剪应力之间,相关物理量之间具体的定量关系需要进一步研究。     

塔里木盆地志留系-泥盆系层序界面的“四位一体”响应特征及其油气地质意义

以塔里木盆地志留系-泥盆系为研究对象,通过对盆地周缘野外露头剖面详细观测、盆内典型钻井岩心详细描述、测井资料分析、地震剖面解释,详细研究了盆地内志留系-泥盆系沉积演化过程中关键层序界面（主要包括S/O界面---对应于地震剖面上的T07,上、中下志留统之间的层序界面---对应于地震剖面上的T16,上、中泥盆统之间的界面---对应于地震剖面上的T06,石炭系、泥盆系之间的界面---对应于地震剖面上的T75）的“四位一体”响应特征,即层序界面在野外露头剖面、钻井岩心、测井曲线及地震剖面上的特征,结果表明：层序界面在露头剖面、钻井岩心上通常为不整合或冲刷侵蚀面,在测井曲线上表现为突变,在地震剖面上表现为上超、下超或削截。进而详细论述了层序界面形成的油气地质意义,具体表现为：（1）层序界面反映了关键时期盆地性质的转化;（2）层序界面为油气运移的重要通道;（3）层序界面有利于圈闭的形成。该研究成果将为塔里木盆地志留系-泥盆系的进一步油气勘探提供重要的基础地质资料。