定水头注水引起的含水层水平运动和应变

基于含水层固体颗粒与孔隙水不可压缩的假设 ,本文导出了单井注水情况下泰斯承压含水层水平运动速度与水头之间的基本关系式。然后利用注水井壁处的应力、应变边界条件 ,进一步导出了单井定水头注水引起的泰斯承压含水层水平运动速度、位移和应变解析表达式。该水平位移与应变由两部分组成 :一部分为由注水压力本身引起的经典弹性力学解项 ,它仅随半径而变化 ,与注水时间无关 ;另一部分为由地下水头变化引起的水动力学位移和应变解项。其中 ,含水层水动力学水平位移随时间加长呈指数增长特征 ,水动力学径向应变则表现为近井处拉张、远井处挤压的分区特征 ,且近井拉张区随时间加长逐渐向外扩展。单井注水含水层水动力学水平位移、应变解的导出 ,完善和发展了单孔内压经典弹性平面力学问题解     

第一类越流系统井涌水量组成问题探讨

本文依据传统越流理论导出了第一类越流系统井涌水量组成计算式。通过实例对该式进行了机上验算,并绘制出了相关曲线。该式表明,第一类越流系统井涌水量由含水层弹性释放补给量和补给层越流补给量两部分组成;此两种补给量随抽水时间的延续而变化,前者逐渐减少,后者逐渐增大;含水层的导水系数、释水系数和弱透水层的渗透系数、厚度是影响井涌水量的两大重要因素。     

通量上边界渗透系数随埋深增加指数衰减的地下水流系统

地下水流系统理论是当代水文地质学的核心概念框架,研究不同控制因素对盆地地下水流系统发育模式的影响具有重要意义。近年来的研究表明利用通量上边界能够更好地揭示盆地不同要素对地下水流系统模式转化的影响。基于通量上边界,采用数值模拟方法,研究稳定流条件下,渗透系数随埋深呈指数衰减的非均质含水层对盆地地下水流系统模式转化的影响。结果表明:随着渗透系数随埋深指数衰减程度的加大,盆地潜水面整体抬升,盆地上部地下水流速增大,水力梯度增大;同时,盆地地下水流系统由复杂的多级次水流系统到单一的局部水流系统,顺向局部水流系统占据的空间消减,而逆向局部水流系统占据的空间增大,流速近似为零的局部滞留区域向左下方移动。      

井水位对气压响应的滞后及其机理

通过井口空气压力变化对井水位影响的试验,分析了井水位对空气压力变化响应幅度和滞后时间,认为在相同的井口空气压差情况下,压力变化周期越大,井水位响应幅度也越大,而位相滞后越小。水平层状承压含水层的理论研究表明,井水位对气压响应的滞后时间主要取决于含水层的导水系数和气压变化的周期,这两种参数越大,则滞后时间越小。因此,井水位对气压响应的滞后是由于水压井孔与含水层间渗流需要一定时间造成的,而不是由于地面气压传递到含水层时产生衰减和滞后引起的。     

单断裂周围的三维应力场与形变场

用线弹性有限单元法计算含一条断裂的三维地块模型中应力的空间分布,结果表明:当地块边界受到水平均布荷载时,断层两个端点水平位移最小,垂直位移最大,应力值最高,且随距离的增加而迅速减小到近于外区应力。最小主应力、最大剪应力、位移均以断层中点呈四象限对称分布。水平主应力之和随深度线性增加。三个应力主轴常稍稍偏离垂线和水平面,但最大压应力呈水平分布。     

介质不均匀性和断层倾角对同震位移场影响的数值模拟

利用三维有限元数值模拟方法,定量研究了介质不均匀性和断层倾角变化对同震位移场的影响。模拟结果显示：1）在均匀及纵向分层介质模型中,对于垂直走滑断层地震,水平位移场分量与介质的泊松比呈较弱的负相关,垂直位移场与介质的泊松比呈正相关,水平位移场与剪切模量呈正相关,垂直位移场与剪切模量呈负相关;2）模型介质的横向变化对同震位移场有较大影响,剪切模量的横向变化对地震位移场影响最大,且两者呈负相关,在垂直走滑断层地震中,保持断层一侧块体的介质参数不变、减半另一侧块体的剪切模量,剪切模量减半的块体中的最大垂直位移分量增大55.6%;3）倾角对同震位移场有重要影响。断层附近,倾角对位移场起控制作用,对于高倾角逆冲断层(60°~90°),上盘断层附近区域的水平位移场出现反向,反向区域的范围随倾角的增大而增大,当倾角为90°时,上盘水平位移场全部反向;断层倾角增大时,断层附近下盘的水平位移场的增大幅度较大。     

各向异性储层部分射开直井不稳态压力分析

为了研究部分射开直井的生产动态特征,建立各向异性箱形储层中一口部分射开直井数学模型,采用Laplace变换、Fourier变换及其反变换等方法对模型进行求解,将得到的压力解与数值解进行拟合,并绘制和分析不同影响因素下的压力与压力导数动态图版。结果表明:部分射开直井的射开程度主要影响中期球形流发生的程度,储层射开程度越小,中期球形流越明显;渗透率各向异性因子主要影响中期径向流发生和持续的时间,各向异性因子越大,中期径向流发生得越晚且持续时间缩短。为提高产能,应尽可能增大直井的射开程度并减少储层水平与垂向渗透率的差异。     

基于GPS观测值研究日本M_W9.0地震震后形变机制

基于GPS观测的震后水平位移对2011年日本MW9.0地震的震后形变特征进行研究。震后近5a(截至2015-12),震后水平位移累积达到东向60~165cm,南向20~65cm,距离震中较远处的G104、G105及J192站点观测到的震后位移累积变化已超过同震位移,且震后形变还在持续。联合震后余滑和粘弹性位错理论模拟震后形变,利用这2种作用机制对震后GPS水平形变进行解释。研究表明,震后余滑在震后形变最初阶段起主要作用,但随着时间增长而逐渐衰减,粘滞性松弛作用的贡献随着时间增长而变大,GPS观测到的震后地表形变可由这2种机制结合得到较合理的解释。利用震后GPS形变模拟估算地震区域的地幔粘滞系数在1.5×1019 Pa·s量级。     

川滇地区4个地温钻孔监测数据分析

通过分析川滇地区4个浅层地温观测台站(宾川台、丽江台、腾冲台和五龙台)的地温日连续资料表明,太阳辐射的年周期影响随着地下深度的增加逐渐减弱,在地下14m深度,太阳辐射年周期的影响已经基本消失,与理论计算存在一定差异,可能与台站地下介质特性及川滇地区普遍发育的热泉有关。太阳辐射的波峰随深度呈指数衰减,波谷随深度呈对数增加,在14m深度处,太阳辐射的波峰波谷影响基本消失。通过牛顿迭代法反演不同深度的热扩散系数,结果显示,宾川、丽江、腾冲3个台站热扩散系数随深度增加而增大;五龙台从4m以下深度开始,其热扩散系数随深度增加而增大。虽然4个地温台站的热扩散系数随深度增加的变化幅度不同,但基本都呈指数函数变化规律。     

地下水径向辐射渗流单井排放诱发地壳形变的解析表达

本文把地下水径向辐射渗流单井排放诱发的地壳形变问题化为多孔弹性介质点源力诱发的平面应变问题来处理，利用多孔介质的本构方程和弹性半平面的Ｇｒｅｅｎ函数，在Ｓｅｇａｌｌ工作的基础上，导出了通过地下水水位降深Ｓ表达的地下水径向流排放诱发的地面垂直位移和水平位移的解析表达式。     

东北地区近期水平形变应变场研究

根据2011年和2013年东北地区GPS观测资料计算得到的地壳水平运动场和连续主应变场,研究了东北地区地壳运动特征和应变应力状态, 求解块体运动参数,计算东北主要断裂带的错动速率和断层应变应力状态,分析断裂带活动性。研究表明,2011～2013年期间,东北地区东部运动规律性相对较好,且东部运动场收敛于珲春-龙井一带,向东位移;中部和西部运动场一致性较弱,位移方向相对分散。主应变反映出,东北地区2011～2013年主压应力轴优势方向为NE55°。两个水平主应变轴都缩短的挤压区分布面积较小,两个主应变轴都伸长的拉张区次之,最小主应变轴缩短的区域和最大主应变轴伸长的区域所占比重最大。该时段Ms≥5.0地震集中在2013年,地震多发生在运动方向转折带附近及挤压-剪切活动区,最大的5.8级地震发生在不同运动区交界带和挤压作用相对强烈的构造带。     

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基于Neuman井流理论确定玄武岩潜水含水层渗透系数的应用——以吉林靖宇煤矿为例

全面分析研究区玄武岩潜水含水层水文地质条件的基础上,对稳定流和非稳定理论确定潜水含水层渗透系数的优缺点进行了对比,认为非稳定井流公式确定玄武岩潜水含水层渗透系数是合理的。Aquifer Test软件基于Neuman井流理论配线法求参原理,运用计算机完成了自动求参,避免了人工配线的不足。该文根据吉林靖宇煤矿研究区玄武岩潜水含水层非稳定流抽水试验,分别用Aquifer Test软件和稳定井流公式进行了求参,并对比分析得出:玄武岩含水层弹性释水作用影响时间较长,利用Neuman潜水井流公式求参可靠,且更逼近现实;用Aquifer Test软件实现了自动求参,具有操作简单规范、可比性好的优点。     

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伽师地区强震群前后地壳运动变形的数值模拟

运用 DDA( Discontinuous Deformation Analysis)方法 ,用 GPS测量资料模拟了伽师强震群前后的地壳运动及变形的演化过程。模拟结果表明 :1994～ 1998年整个研究区域以南北向压应变增大为主 ,帕米尔东北侧和南天山的应变率较大。伽师及邻近区域有明显的南北向挤压为主的应力集中。若强制应力集中块体沿最大剪应力方向 ( NEE向 )破裂 ,在伽师地区会出现显著的应力降。相对喀什的速率场表明 :帕米尔与南天山有较大的南北向相对挤压运动 ,由于帕米尔向北运动的带动使塔里木块体有微弱的右旋运动。破裂后托特拱孜断裂和柯坪断裂出现相对左旋运动 ,能量有沿着断裂向北东东方向传递的趋势。     

对西安地裂缝形成机制的几点新看法

本文从鄂尔多斯周缘断陷带的形成历史及其周缘断裂系的活动方式入手，阐述了西安地区临潼─长安断裂的活动模式并说明了西安古地裂缝是该断裂的次级断裂，它控制了该地区的地裂活动，然后，对西安地区现今地裂缝活动幅度和速率提出了一些看法，指出西安地区地裂缝活动量大与断裂活动加速和抽水引起的地层不均匀压密有关。     

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上海地区地面沉降原因分析

以上海中心城区为实验区,利用层次分析法对影响地面沉降因素的权重进行了综合分析 ;同时对地下水与地面沉降进行了拟合相关分析,进一步验证了地面沉降量与地下水抽取速度相关。     

青藏高原东南缘现今地壳运动速度场分析

利用“中国大陆构造环境监测网络”1999~2015年GPS观测数据,获得ITRF2014框架下青藏高原东南缘滇西菱形块体区域测站的水平速度场。结果表明,相对于欧亚板块固定,该区域现今地壳运动方向总体上呈现由东向到东南向、再到南西向的顺时针旋转分布;从运动速度大小分布来看,则呈现菱形块体中间大两侧小、由北向南逐渐减弱的态势。采用三角形法计算得到的区域最大剪应变率分布表明,最大剪应变率高值区基本上都集中在滇西菱形块体的东西边界上,主应变方向主要表现为东西向压缩和南北向拉伸。东侧断裂带主要呈现左旋运动,西侧断裂带主要呈现右旋运动,与基于地质调查的断层新生代构造运动基本一致。