受压岩石裂隙相互作用导致破裂的机理

应用伪张力法，研究了在压应力状态下岩石内部任意多条随机微裂隙的相互作用和扩展聚集机理．即在受载岩石裂隙的相互作用下，形成一个裂隙较易聚集的方向，岩石的宏观破裂与此方向有关．给出了岩石宏观破裂判据，并确定了破裂面的方位．指出库仑准则所确定的初始剪切破裂方向仅为本文的一个特例．作为实例分析了雁形裂纹的形成和扩展机制．     

珠江三角洲地区断层构造岩三维微观结构特征初步研究

岩石内部成分和结构反映其形成过程的环境条件。本文利用高分辨率X射线微观层析成像（微观CT）技术，对珠江三角洲地区断层构造岩（以断层角砾岩、碎裂岩为主）进行三维成像观测和定量分析，尝试从微观角度给出该地区断裂活动特征的解释。研究珠三角地区8个断层构造岩的样品，除一个样品中仅以孔隙状态呈现外，样品中均可见明显裂隙；样品孔隙度范围在1.4%到13.4%；大量样品中可见代表高密度矿物成分的白色影像，其体积占比范围从0.7%到15.6%；裂隙和白色影像具有很好的相关性。对裂缝大小、延伸方向和延伸尺度等参数进行定量分析，并提取了裂隙体积和裂隙长度的分形维数。样品内部，不同尺度的微裂隙的优势方向具有很好的一致性；定向样品还表明，微米CT样品中裂缝的优势方位与宏观断裂的主要活动方位具有一致性。背散射电子成像及能谱分析表明，断层角砾岩的基质以石英为主，白色影像为铁氧化物，可能是流体在孔隙、裂隙中流动所逐步沉淀形成。断层角砾岩的微观结构显示其形成的力学属性为拉张环境，至少经历了岩石破碎、流水作用形成含铁矿物沉淀、胶结，以及后期的进一步破碎三个发展阶段。      

岩石电阻率变化各向异性与微裂隙扩展方位实验研究

将不同规格的长方体花岗岩标本,按事先设计的图案布设多个电极,并用抽真空的方法将标本进行水饱和．然后将标本电极面和相邻面的一小部分（包括棱）用防水绝缘胶密封．用多电极组合法,将己布电极组合成不同方向、不同极距的电阻率各向异性测线和电测剖面、电测深测线．使标本在装有水的承压水箱中,沿标本长轴方向受压,观测标本电阻率随压力的变化．在实验中,一些标本被压坏,出现宏观裂隙;一些标本没有被压坏,没有被压坏的标本通常压到电阻率出现明显破裂前兆为止．然后,将未压坏的标本测量面显微照相,从照片上寻找裂隙的优势方向,和被压坏标本的宏观裂隙一起,与电阻率各向异性计算结果进行对比,实验结果表明:① 裂隙和破碎带通过区域的测点,视电阻率变化各向异性结果好,4种组合求得的4个各向异性主轴方向趋于一致,且与破碎带方向基本吻合;裂隙和破碎带不经过区域的测点,或者4个视电阻率变化各向异性主轴方向不一致,或者根本求不出各向异性解．这后一种情况,在裂隙面平行测量面时,表现最为明显;② 显微照相显示的微观裂隙或破碎带的优势方向与电阻率变化最大的各向异性主轴方向基本一致;③ 电测剖面的结果,能较好地反映裂隙的位置和区域．      

龙马溪页岩弹性各向异性与矿物分布之间的关系探讨

岩石弹性各向异性特征是普遍存在的,但导致岩石弹性各向异性的原因复杂且仍然存在一定争议.本研究以龙马溪页岩为例,试图建立页岩弹性各向异性和矿物分布之间关系.研究使用无损超声波探测获取岩石弹性各向异性参数,并使用背散射技术获取岩石矿物分布特征.研究通过引进变异系数来描述矿物或孔裂隙在不同方向的差异性,并通过2个正交方向的变异系数建立微观异质性指标,用于表征微观尺度上矿物或孔裂隙在不同方向的差异程度.微观背散射图像显示,龙马溪组页岩主要由石英和伊利石构成,且这两种矿物和孔裂隙在X和Y面上都有定向排列特征.相应地,它们的变异系数在X面和Y面上均表现出随角度增大而降低的特征;而在Z面,石英、伊利石和孔裂隙变异系数变化不明显,这与Z面上矿物和孔裂隙无明显方向性的特点一致.无损超声波探测结果显示,波速在X和Y面上随角度增加而减小,这与主要矿物和孔裂隙变异系数变化趋势相同;而在Z面,波速变化不大,与主要矿物和孔裂隙变异系数变化不明显的特征一致.以上观测结果说明,宏观波速与矿物的微观变异系数明显相关,暗示岩石弹性各向异性与矿物分布直接相关.     

不同尺度下岩层渗透性与地应力的关系及机理

无论是地应力场宏观控制区域水文地质条件, 还是微观影响含水介质的渗透特性, 都有其深刻的内在发生机制, 生产实例和实验室试验表明: 在宏观地质大尺度下, 岩层以破碎、位移适应地应力场变化并为地下水的富集及运动提供场所, 地下水则以流动和压力传递来调整含水空间、扩张岩石裂隙实现流固宏观耦合, 尽管地质历史时期构造应力场经历多起叠加改造, 但形成区域主要构造骨架时的地应力场与渗流场具有相当的一致性, 主渗透方向与最大水平主应力方向一致; 在宏观地质中尺度下, 应力变化剧烈区、极低地应力区、应力集中区、剪应力集中区等往往与含水介质的主干裂隙相一致, 地应力均匀变化区则与基质的三重含水介质对应; 在微观地质小尺度下, 岩石空隙为三重孔隙介质, 包括基质孔隙、裂缝孔隙和管道状孔隙, 孔隙度和渗透率是有效应力的函数, 孔隙岩块的孔隙度和渗透率随有效应力的变化关系符合指数型数学模型, 裂缝型岩石宜用幂指数型数学模型描述, 毛细管型岩石则用二次抛物线数学模型描述较为恰当. 裂纹有效压缩系数、闭合压力计算揭示了裂缝性岩芯的渗透率和孔隙度损失较孔隙性岩芯损失大的机理, 裂纹有效压缩系数计算还说明同一介质渗透率变化总是大于孔隙度变化; 厚壁筒理论证实, 实验得出的毛细管型岩石孔隙度和渗透率损失与有效应力的二次抛物线关系正确.     

甘陕古河中段侏罗系延10油藏初产产能预测技术研究

为了建立甘陕古河中段侏罗系延10油藏初产产能预测模型,服务于油藏开发技术政策的制定,本文基于研究区的地质资料、岩心资料、测井资料和动态生产资料等,开展了四个井区的地层划分与对比、储层特征分析、延101油层初产产能宏观与微观敏感因素分析,在此基础上选择宏观及微观敏感因素,利用多元回归的方法建立了四个井区的初产产量预测模型,实现了多井区初产产量分区预测.研究表明,延101油层为本区主力油层,虽然分布在不同古地貌上背景上的延10油藏地层厚度稳定,但是不同类型古地貌背景上的油藏渗透率差异较大;微构造、有效厚度等宏观因素与四个井区的初产产量关系最好,微观因素中的含油饱和度与四个井区的初产产量相关性好于孔隙度、渗透率;基于不同井区宏观、微观敏感因素建立的初产产量预测模型预测效果好于传统模型.     

地震物理学

引言 本文从两个层次来考虑地震过程问题。我们由回顾地震学家通常使用的研究破裂过程的经典宏观方法入手，然后，进入矿物和岩石破裂的微观物理学问题。在微观研究中我们强调由位错、微小裂隙以及其他缺陷所造成的不可逆的变形。     

基于裂隙尖端放电机制的深部岩体损伤自电特征分析

在大规模深部岩体损伤过程中发生的裂隙尖端放电现象往往引发地下雷电,对该现象发生机理、表现规律的揭示有助于地震、岩爆等的临灾预报.不同于在岩土体中液固耦合界面上发生的自然电场异常机理,在岩土体内部发生的裂隙尖端放电可谓是引发自然电场异常的另一重要微观机制.本文基于现有裂隙尖端放电的研究成果,详细阐述了裂隙尖端放电发生的过程,解释了岩体损伤过程中自然电场异常产生的微观机理,并结合室内实验成果论述了自电位的主要特征;进行了理论推导,认为在大尺度岩体连续损伤过程中,自电位具有含脉冲状波动并整体下降的特征;开展了原位测试,结果证明人工采掘扰动下的深部岩体连续破坏的过程中,自电位在破坏前期缓慢下降,在破坏过程中会出现脉冲状波动,随着破坏程度的加剧整体呈现波动中下降的规律,与理论推导、室内实验结论都相符.对比室内实验和原位测试成果发现,随着研究目标的空间尺度由mm级别扩展到m的级别,自电位波动的幅值也从数十个mV扩展到数百甚至上千mV,故认为在利用自电位波动规律来预测岩体破坏状态时,须受研究对象的空间尺度的约束.此外,在原位测试中发现,自电位对岩体损伤过程的响应较直流电阻率而言具有时域上的超前优势,并对此现象进行了解释.     

沁水盆地南部煤层气藏的有效运移系统

煤层气藏有效运移系统的优劣取决于煤储层的裂隙发育程度与开合程度,决定着煤储层的渗透性,其外在显现形式主要表现为煤储层的孔裂隙系统特征．本文基于煤基块弹性自调节效应理论和煤储层综合弹性能量理论,提出了煤储层裂隙开合程度参数4和裂隙发育程度参数专定量化研究了沁水盆地南部煤层气藏有效运移系统,探讨了其对煤层气富集高产的控制作用．结果表明：研究区现今阶段,眚高值区位于安泽、沁源一带,郑庄、樊庄次之,说明这两个区域内,煤储层裂隙发育程度较高;A高值区位于郑庄、樊庄一带,安泽、沁源次之,说明区域内煤基块弹性自调节正效应占优势,裂隙趋于张开．综合分析盼4可以发现,二者的最佳匹配区域位于郑庄、樊庄一带,说明此区域内煤层裂隙相对较发育,裂隙张开程度较高,可能具有较高的流体压力和较好的渗透性,有利于煤层气藏高产．     

2003年9月2日阿克陶5.9级地震宏观烈度考察与发震构造探讨

2003年9月2日在阿克陶发生了5．9级地震，震中烈度为Ⅶ度。地震形成的雪崩、滚石，压死了大牲畜数百头，并造成Ⅵ度区的部分房屋裂缝。地震发生在新构造活动强烈的帕米尔高原东部北北西构造带上，该构造带的断裂性质多为右旋走滑的全新世活动深断裂。该次地震微观震中和宏观震中之间有一定距离，依据宏观震中位置判定，发震构造为布伦口断裂。