皮羌走滑断裂控制构造裂缝发育的力学机制模拟

在深入探讨皮羌走滑断裂对构造裂缝控制作用的基础上,应用ANSYS有限元方法,模拟区域差应力、走滑断裂宽度和走向等因素影响下构造裂缝分布发育的规律。模拟结果表明,构造裂缝带宽随区域差应力增大呈线性增大,随断裂带宽度增大呈线性减小,随断裂走向与区域差应力夹角增大呈线性减小;施加的区域差应力值是影响构造裂缝发育的主要因素。      

逆断层区构造煤形成机制及分布规律的数值模拟

采用FLAC2D数值模拟分析软件,通过流变模型和摩尔库仑弹塑性模型转换技术,研究了在水平构造应力作用下,逆断层运动过程中断层区域塑性破坏区的分布及变化规律,进而揭示了逆断层区构造煤的形成机制和分布规律。结果表明,逆断层区域的塑性破坏区域在距离断层一定范围内分布,随着远离断层而减小,且断层上盘构造煤的发育程度和范围大于下盘。研究成果可为断层区域煤与瓦斯突出防治提供借鉴。     

准噶尔盆地新生代构造应力对石炭纪火山岩构造裂缝发育的控制

构造裂缝的发育对改善储层的储渗条件有着重要的作用,特别是火山岩这种非传统储层,构造裂缝的发育是其成为有效储层的必要条件。本文主要借助构造应力场有限元数值模拟这一成熟的方法对准噶尔盆地石炭纪火山岩构造裂缝的发育状况进行预测。其两个主要的步骤是首先对区域构造应力场进行模拟计算,然后结合岩石的强度指标判断构造裂缝的发育状况。通过对准噶尔盆地地质背景和构造演化的分析,明确了新生代构造应力场的的决定性作用和石炭纪火山岩的分布区域(划分出六个区域),建立了数值模拟的计算模型、确定了边界条件与载荷。通过二维有限元数值模拟(应用Ansys软件)得到了新生代盆地应力场的分布特征和应力值。结合岩石强度指标,对火山岩构造裂缝(张裂缝和剪裂缝)的发育进行了预测并圈出相应的区域,主要为盆地西北缘、中央坳陷中部、滴西1东部,彩参2周缘、大井-将军庙等地区,对石炭纪火山岩的油气勘探战略选区, 优化勘探部署具有重要指导意义。     

鄂西渝东区构造裂缝发育特征及力学机制

针对鄂西渝东区隔档式褶皱发育的构造特点,结合区域构造演化史,分别以隔档式褶皱和正弦曲线几何形态的褶皱建立模型,用有限元法模拟了褶皱不同构造部位的应力场分布特征。褶皱外侧为张应力集中区,内侧为压应力集中区,且应力矢量与地层产状平行,二者以中部既无明显挤压、亦无明显拉张的中和面为分界。通过野外露头和岩心观察,总结了鄂西渝东区构造裂缝发育的三种形式:具多层介质的非能干层中发育顺层裂缝;向斜内侧、背斜外侧的能干层中发育高角度剪切缝;背斜外侧、内侧具多层介质的非能干层中发育顺层裂缝与高角度缝共生的网状缝。这种特征与模拟结果呈现较高程度的一致性,可根据应力场模拟成果和裂缝发育地层的能干性进行合理解释。复向斜中的隆起区可作为页岩气勘探的重要目标。     

逆断层地裂缝在黄土中破裂扩展的数值模拟

隐伏地裂缝在黄土中的扩展机理,其影响的范围、程度等问题,都是城市工作者所广泛关注和亟待解决的重要问题。为了研究黄土中逆断层地裂缝的扩展机理和扩展特征,参照正断层大型物理模型试验,利用数值模拟的方法,建立了三维数值分析模型,进行了黄土中逆断层的扩展机理研究。研究表明,隐伏逆断层地裂缝活动时,在地裂缝的上端,土体单元受到拉、压、剪的共同作用,裂缝很快被贯通,因而在其上端形成了破裂区,但向两侧的扩展有限;地裂缝的下盘在地裂缝活动时,受到的影响较小,即逆断层主要影响地裂缝的上盘,而对下盘影响甚微;同时,逆断层的影响范围和深度都明显小于正断层。由此可见,逆断层地裂缝活动特征明显区别于正断层,在黄土中的扩展有其独特之处。     

断层相关褶皱对砂岩构造裂缝发育的控制约束

在砂岩储层中进行构造裂缝发育规律的研究,对储层预测具有一定的现实意义。文中以库车坳陷东部地区砂岩中发 育的断层转折褶皱和断层传播褶皱为研究对象,统计分析构造裂缝密度大小与断层距离的关系,探讨断层相关褶皱对裂缝 发育程度的规律性认识。分析结果发现:在断层相关褶皱中,构造裂缝的密度随着距断层距离的增大而减小,二者存在明 显的指数关系;并且在靠近断层和转折端的附近,存在一个构造裂缝密度骤减的范围,定义这个范围为“断层 - 转折端共 控构造裂缝带”。断层相关褶皱带内“断层 - 转折端共控构造裂缝带”的发现与认识,对构造裂缝的定量化研究以及油藏数 值模拟等都具有一定的指导意义。     

逆冲断层前锋带的构造样式

由于逆冲断层产出构造环境和规模的不同，其前缘可以有拆离型，褶皱型，前冲型，反冲型等多种样式；每种样式又可具不同特征。此外，逆冲前缘还常伴生一些重力构造，盆地构造和不同方向的反转构造。各种构造样式可以相互转化和过渡而共存于同一逆冲带，或发育于不同逆冲带中。它们是研究塑冲作用的动力状态，，扩展方式和发展阶段的重要依据。     

长江三峡工程构造应力场数值模拟

本文分别进行了长江三峡工程区域1/100万现今构造应力场有限元数值模拟和长江三峡工程库首区1/50万燕山期、新构造期和现今构造应力场演化规律模拟和分析。区域模拟结果表明:坝区不存在发生大于5级地震的构造应力场背景,库首区模拟结果表明:坝区不存在发生大于3级地震的构造应力场背景。     

有限元数值模拟技术在潜山裂缝定量预测中的应用——以珠江口盆地惠州洼陷惠州26构造为例

潜山储层的裂缝发育预测是勘探开发领域一个技术难题。目前多采用地震刻画、地震属性提取、周边钻井资料揭示以及岩芯观察等方法对地下裂缝的分布情况进行预测,但存在不少问题。笔者等通过有限元数值模拟方法对珠江口盆地惠州26构造裂缝发育情况进行预测,并提出预测流程。该方法首先采用断层生长连接分析结合演化史建立合适的几何模型和数理模型,通过给定力学参数和边界条件,模拟裂缝主要形成期文昌期、恩平期的古构造应力场,最终通过对张应力和剪应力大小及分布的分析来预测储层构造裂缝的发育程度。模拟结果显示,文昌期裂缝强烈发育区位于F2断层西段和F1断层西段,在惠州26构造处,构造的高部位裂缝发育强度较强,在4井位置裂缝发育较弱,在7井位置发育较好的裂缝。恩平期受应力方向和大小的改变影响,主要的裂缝发育区集中在F2断层下盘惠州26构造高部位。将预测结果与钻井结果进行比较,预测结果和钻探结果较一致,印证了该方法在古潜山裂缝预测中的实用性。有限元数值模拟方法不仅能够恢复构造裂缝形成期构造应力场的分布情况,也可以对储层构造裂缝的分布及发育程度进行预测,为裂缝型潜山油气藏勘探开发提供技术支持。     

有限元数值模拟技术在潜山裂缝定量预测中的应用——以珠江口盆地惠州凹陷惠州26构造为例

潜山储层的裂缝发育预测是勘探开发领域一个技术难题。目前多采用地震刻画、地震属性提取、周边钻井资料揭示以及岩芯观察等方法对地下裂缝的分布情况进行预测,但存在不少问题。笔者等通过有限元数值模拟方法对珠江口盆地惠州26构造裂缝发育情况进行预测,并提出预测流程。该方法首先采用断层生长连接分析结合演化史分析建立合适的几何模型和数理模型,通过给定力学参数和边界条件,模拟裂缝主要形成期文昌期、恩平期的古构造应力场,最终通过对张应力和剪应力大小及分布的分析来预测储层构造裂缝的发育程度。模拟结果显示,文昌期裂缝强烈发育区位于F2断层西段和F1断层西段,在惠州26构造处,构造的高部位裂缝发育强度较强,在4井位置裂缝发育较弱,在7井位置发育较好的裂缝。恩平期受应力方向和大小的改变影响,主要的裂缝发育区集中在F2断层下盘惠州26构造高部位。将预测结果与钻井结果进行比较,预测结果和钻探结果较一致,印证了该方法在古潜山裂缝预测中的实用性。有限元数值模拟方法不仅能够恢复构造裂缝形成期构造应力场的分布情况,也可以对储层构造裂缝的分布及发育程度进行预测,为裂缝型潜山油气藏勘探开发提供技术支持。     

NUMERICAL SIMULATION OF STRUCTURAL FRACTURES CONTROLLED BY PIQIANG STRIKE-SLIP FAULT

在深入探讨皮羌走滑断裂对构造裂缝控制作用的基础上,应用ANSYS有限元方法,模拟区域差应力、走滑断裂宽度和走向等因素影响下构造裂缝分布发育的规律.模拟结果表明,构造裂缝带宽随区域差应力增大呈线性增大,随断裂带宽度增大呈线性减小,随断裂走向与区域差应力夹角增大呈线性减小;施加的区域差应力值是影响构造裂缝发育的主要因素.     

NUMERICAL SIMULATION OF THE STRUCTURAL STRESS FIELD OF BEIYA GOLD DEPOSIT

Based on the study about the geological background of Beiya Gold Deposit, numerical simulation was conducted about the three-dimensional structural stress field for Beiya Gold Deposit by applying finite element theory and by employing a linear elasticity model. Results of the simulation indicate that the Beiya syncline is a faulted basin, and a hidden fracture occurs in the west wing of the syncline. Under the action of the EW-trending compressive force, four nearly NS-trending fractures (groups) were generated in the stress stretching areas of the two wings of the syncline, and these fractures constitute favorable tectonic positions for the upward intrusion of porphyry magma and the occurrence of Au-Pb-Zn polymetallic deposits.     

基于MSC MARC的三维构造应力场数值模拟与裂缝预测——以宝浪油田宝北区块为例

MSC MARC的高度非线性有限元分析能力与强大的二次开发接口为复杂三维地质数值模型的建立与三维构造应力模拟与非线性分析提供了有力工具; 并可以通过二次开放子程序建立复杂的岩石本构与破裂准则。本文基于MSC MARC建立了新疆焉耆盆地宝浪油田宝北区块背斜构造三维有限元模型并进行了构造应力模拟分析和裂缝预测。裂缝预测结果与实际动态资料十分吻合。      

断层上方第四系覆盖层中氡气运移规律的数值模拟

在前人研究的基础上,建立了稳定条件下断层上方第四系覆盖层中氡气的运移方程,给出了相应的边界条件,对断层上方覆盖层中的氡浓度分布进行了数值模拟,并对其影响因素进行了讨论.结果表明,断层上方第四系覆盖层中存在明显的氡浓度异常,其分布与覆盖层的厚度、断层的宽度、氡的扩散系数和对流速度等因素有关.     

廊固凹陷沙四晚期构造应力场模拟及低级序断层预测

在了解区域构造背景、分析断层活动特征及构造演化特征的基础上,对廊固凹陷沙四晚期构造应力场进行数值模拟,并对低级序断层发育进行预测。研究结果表明,研究区在沙四晚期活动的主要断层包括大兴断层、半截河断层等6条,牛北斜坡构造带与河西务构造带在该时期隆起明显,综合分析可知该时期最小主应力方向为SE144°—NW324°;低级序断层发育受最小主应力、剪应力等的影响,最小主应力和最大主应力与最小主应力的差值控制断层的优势发育区,平面剪应力控制断层走向,该区主要发育北北东—北东走向的断层;剖面剪应力在大部分区域为左旋,表明断层视倾向以北西向为主。     

汊涧斜坡带阜宁期应力场数值模拟及低级序断层发育规律预测

汊涧斜坡带位于金湖凹陷西斜坡南部,第三系沉积期间主要经历了吴堡和三垛运动,形成了复杂的断裂体系,属复杂断块油藏,区内低级序断层较为发育。根据断层平面展布确定阜宁期最小主应力方向为北北西350°,采用有限元法建立地质模型并进行构造应力场数值模拟,计算得出各应力分布,并据此对低级序断层发育规律进行预测。研究表明,汊涧斜坡带阜宁期最大、最小主应力均为水平方向,形成的低级序断层具有张扭性特征;低级序断层的发育主要受最大与最小主应力差值及剪应力控制,主应力差值控制断层优势发育地区,平面剪应力控制断层走向,剖面剪应力控制断层倾向。     

辽宁小东洋河金矿区构造控矿规律的数值模拟

作者对小东洋河金矿区地质构造进行了研究,采用数值模拟方法给出一种预测隐伏金矿体的新方法。作者在野外详细调查研究同成矿构造体系和主要成矿阶段的基础上,剔除主要成矿阶段以后形成的构造和地质体,以主要成矿阶段及其以前的构造和地质体为依据,建立实验模型,用有限元法模拟该区同成矿构造活动前后应力场和应力降,以同成矿构造应力场中应力集中区与应力降高值区套合部位作为金矿预测靶区,其结果与已知矿点和随后获得的地球化学异常吻合。      

信阳地区现今构造应力场数值模拟

研究活动断裂的构造格架，以震源机制解和现今位移测量资料为基础，采用非连续介质有限元法，对信阳地区现今构造应力场进行了数据模拟。结果表明，信阳地区现今区域构造应力场的特征反映出沿北西向游河-赐儿山、龟山-凉亭活动断裂和北东向张湾-平桥、南湾-湾Si河港活动断裂的端部和拐点应力集中；信阳市燃气混气站场址处于构造应力平缓区，构造应力集中区离燃气混气站场址的距离均在7km以上。这一结果为信阳燃气混气气站工程的建设提供了现今构造应力场方面的依据。     

活动逆断层错动引起的隧道响应分析

地震发生时,活动断层错动常常会导致上覆土层的变形破裂,进而对土层中的隧道结构造成严重破坏。本文运用有限元方法模拟60°活动逆断层错动下的覆土-隧道体系的破坏过程,探究隧道结构响应规律。结果表明,对于下盘隧道,靠近断裂带时承受巨大的弯矩和剪力,当隧道与断层保持一定安全距离后,所受弯矩、剪力迅速减小。为了保证使用安全,下盘隧道需要与断层保持30 m以上的安全距离。对于上盘隧道,在断层错动下受到很小的弯矩、剪力,但是会产生很大的位移。进一步研究揭示了土层参数（弹性模量、剪胀角）对隧道响应的影响。对于弹性模量取值较大的土层,土层发生贯通破裂时的断层错动量较小,隧道承受较小的峰值荷载。对于剪胀角取值较大的土层,破裂带倾角较小,隧道承受较大的峰值荷载。