地层条件下CX盆地地表岩样动弹参数的实验分析

对云南ＣＸ盆地采集的地表露头岩样,在模拟地层环境的温度,压力条件下测量了岩石的纵横波速度和各种动弹参数,根据测试结果研究了该地区岩石的动弹参数的变化规律,以及地层埋深,温度,压力等因素对动弹参数的影响。     

松辽盆地白垩系火山岩储层岩石物理声学特性分析

采集松辽盆地徐家围子地区9口探井57块营城组火山岩石样品,在模拟实际地层温度、压力条件下进行岩石物理参数测试,以期逐步实现火山岩储层流体的地球物理直接识别。采用超声脉冲透射法测定岩样的声学参数(纵波速度和横波速度),进行了不同流体状态下岩样的岩石物理参数特征分析。结果表明,在双参数域空间,特别是在体性-剪性双参数空间,火山岩含气储层与含水储层较易区分。     

基于新型蠕变仪下的泥岩力学参数时效性研究

岩石在蠕变的过程中其基本力学参数变形模量E、内聚力c和内摩擦角是随时间和应力逐渐弱化的。本文对现行蠕变设备特点进行分析,研制了一套新型的五联单轴蠕变仪,此仪器能够在相同的应力条件下同时进行5个试件的蠕变试验。并且使用该仪器对宝鸡市秦源煤矿泥岩的力学参数E、c、在蠕变试验中的弱化规律进行了研究。提出了把粘塑性应变作为泥岩力学参数弱化的指标,得出了泥岩E、c、随粘塑性应变呈指数衰减的函数关系,并计算了该泥岩破坏时的E、c、。对该泥岩E、c、和粘塑性应变的函数关系式进行了分析,得到了岩石E、c、和应力(σ)以及时间(t)的耦合函数方程,为后续岩石非定常本构模型的研究奠定了基础。     

差应力对辉长岩熔融程度影响的实验研究

利用高温高压的实验分别对辉长岩进行差应力和温度与岩石熔融程度测试,并进一步分析讨论差应力和温度等岩石熔融程度的关系。动、静态的实验结论表明:(1)静态熔融条件下,岩石的熔融程度主要受温度的影响并且岩石熔融程度与温度呈正相关关系;(2)在保持一定温度不变的动态熔融条件下,岩石的熔融程度还与差应力呈正相关的关系;(3)差应力可以降低熔点,促使熔融提前发生并且使熔融强度增大;(4)差应力对岩石的熔融具有明显的控制作用;(5)以700℃为基准,差应力每增加5MPa其带来的影响与温度升高50℃的效果相当;(6)基性岩石的熔融对差应力的敏感程度最高。该实验结果还表明在研究岩石深熔作用时尤其是在构造作用较强烈地区要考虑差应力的影响因素。     

差应力状态对岩石熔融程度的影响--以黑云母片麻岩的动、静态熔融对比实验为例

以河北省平山县阜平群的黑云片麻岩为实验样品,有差应力条件下的动态实验,围压10MPa,温度800℃条件下,施加相当于差应力为O～25MPa,且以每5MPa为间隔进行了天然块状岩石样品的动态熔融,在相同的围压条件下,温度由800～900℃每20℃为间隔,进行了无差应力条件下天然块状岩石的静态熔融实验,并进行了对比研究。结果表明,在相同温度条件下,岩石的熔融程度随着差应力的增加明显增高,当差应力达到25MPa时,800℃条件下岩石的熔融程度与900℃静态熔融条件下岩石的熔融程度相当。实验力学分析计算表明,动态实验中构造附加压力增加了围压,差应力每增加5MPa相当于1．67MPa的增压,其与静态实验中温度升高20℃的效果一样。该实验结果对研究岩石深熔作用的深度问题有一定的参考意义。     

砂泥岩地层地应力纵向分布特征与规律

以实际沉积地层中抽象出来的砂泥岩地层概念模型为研究对象, 在盆地构造力学、岩石力学性质分析的基础上, 采用应力场数值模拟法研究分析砂泥岩地层中的纵向地应力分布特征和规律。研究结果表明, 水平主应力在砂泥岩的分界面发生突变, 变化程度主要与两侧岩石的力学性质差异相关, 也与区域构造应力有一定关联; 杨氏模量对最大水平主应力影响程度大于对最小水平主应力的影响, 泊松比对地层最小水平主应力影响程度大于对最大水平主应力的影响。杨氏模量和泊松比对最大水平主应力的影响, 在伸展应力状态下前者影响相对较小, 走滑应力状态下, 影响程度基本相同, 挤压应力状态下, 前者影响程度相对较大; 而对于最小水平主应力的影响, 在三种应力状态下, 泊松比的影响均大于杨氏模量。地层的岩性变化方式(渐变或突变)对地层最小水平应力差产生显著影响, 厚度变化对地层最小水平应力差大小无影响。上述认识可以指导砂泥岩地层的压裂和储层改造, 改善压裂效果。      

温度与差应力对岩石熔融程度的等效关系——以角闪变粒岩为例

为了探讨差应力和温度与岩石熔融程度的关系,利用角闪变粒岩进行高温高压条件下的岩石变形实验。包括差应力条件下的动态实验,围压100 MPa,温度700℃,施加相当于差应力为0~25 MPa,且以每5 MPa为间隔进行天然块状岩石样品的动态熔融;在相同的围压条件下,温度由700 ℃到900 ℃每50 ℃为间隔,进行无差应力条件下天然块状岩石的静态熔融实验,并进行对比研究。结果表明,在相同温度条件下,岩石的熔融程度随着差应力的增加明显增高。通过对斜率的对比分析表明:以700 ℃为基准,差应力每增加5 MPa,其带来的影响与温度升高40 ℃的效果相当,也说明中性岩石的熔融对差应力的敏感程度比酸性岩要高。     

含砂岩石力学特性及其致灾机制研究

含砂岩石是发生突水溃砂灾害前在高位关键层形成的特殊岩石,其强度与力学性质均与普通岩石不同,决定着高位关键层的稳定性。研究发现：不同裂隙角的裂隙岩石与含砂岩石具有不同的特征应力,且随着裂隙角的增加,裂隙岩石与含砂岩石的起裂应力、损伤应力和峰值应力均增加,双峰应力先增加后减小。相同裂隙角下的含砂岩石各特征应力均小于裂隙岩石,说明砂体对岩石特征应力具有弱化效应。从破坏形态来看,裂隙岩石易呈现翼形拉伸裂隙,含砂岩石在低裂隙角（30°）条件下形成拉伸裂隙,高裂隙角（60°）条件下易形成剪切裂隙,表明砂体进入岩石裂隙后对岩石具有剪切效应。同时建立了充砂力学模型,指出了含砂岩石强度小于裂隙岩石的原因是砂体降低了岩石的摩擦系数。根据声发射累计振铃计数定义了岩石损伤量并分析了含砂岩石致灾机制,现场溃砂灾害可分为4个阶段：弹性变形阶段、裂隙扩展阶段、蓄砂储能阶段、溃砂释能阶段。最后利用PFC2D验证了裂隙岩石与含砂岩石的差异性,分析了不同类型岩石的能量演化规律。研究结果可作为煤矿顶板突水溃砂现象的前兆信息识别,有助于指导突水溃砂工作面的安全生产。     

岩石受荷载变形的电阻率曲线分析

电阻率是岩石的重要物理参数,对研究岩石的固有特性和赋存状态有着重要的作用。选取砂岩、灰岩、泥岩和花岗岩为代表岩样,进行受荷载条件下的电阻率曲线分析,得到了电阻率的临界点,其电阻率临界点的应力比值范围为70%~85%,对应于岩石应力应变中的屈服点。分析发现,电阻率临界点具有方向性,岩石电阻率临界点可以用于判断岩石的屈服点和应变状态。      

岩石热导率校正对大地热流计算值的影响——以渤海湾盆地冀中坳陷为例

岩石热导率是计算大地热流的基础热物性参数,热导率的选取和校正是正确评估热流的基础。当前在冀中坳陷乃至渤海湾盆地的大地热流计算中,多以受季节性气温变化和地下水活动等因素影响较小的古近系和新近系砂泥质岩层作为大地热流的计算层位,岩石热导率也多参考区域内已有定值,而忽略了热导率对水饱和度、温度和压力的依赖性。笔者等从岩石热导率的温压校正和饱水校正角度出发,计算并比较了不同校正方法对热流值的影响。主要认识如下：(1)岩石热导率作为1个受多因素综合影响的热物性参数,其大小与岩性和矿物组分密切相关,同时通常与孔隙率呈负相关,而与密度呈正相关;(2)热导率高温实验结果显示,冀中坳陷砂岩样品热导率总体上随温度的升高而降低,在30～130℃的温度区间热导率降低了6.8%～11.3%,热导率下降率具有随热导率的降低而减小的趋势;由于砂岩和泥岩具有相对较浅的埋深和较低的原位温压条件,温压对热导率的正负效应可以在一定程度上相互抵消,对于热导率小于2 W/(m·K)的样品,温压对其的影响较小。(3)饱水校正后的冀中坳陷JZ03井和JZ04井古近系—新近系砂泥岩热导率的平均偏差分别高达43.0%、47.5%;(4...     

喜德县波振沟泥石流形成条件及动力特征2

波振沟位于四川省凉山州喜德县境内孙水河左岸,属于川南红层地区典型沟谷型泥石流沟。通过工程地质调查与遥感影像解译,研究了该泥石流形成条件和机理,获取了泥石流动静力学参数。调查研究表明:(1)波振沟流域地貌正处于壮年期发育阶段;(2)泥石流容重1.64g/cm3,属于过渡(偏稀)性泥石流;(3)波振沟流域内还存在大量崩滑体及沟道松散堆积体,松散物源近4×105m3,在强降雨作用下容易启动泥石流,建议加强综合防治。该研究对砂泥岩互层地区泥石流形成机理的认识有一定帮助,对波振沟泥石流防治具有参考价值。     

喜德县波振沟泥石流形成条件及动力特征2

波振沟位于四川省凉山州喜德县境内孙水河左岸,属于川南红层地区典型沟谷型泥石流沟。通过工程地质调查与遥感影像解译,研究了该泥石流形成条件和机理,获取了泥石流动静力学参数。调查研究表明:(1)波振沟流域地貌正处于壮年期发育阶段;(2)泥石流容重1.64g/cm3,属于过渡(偏稀)性泥石流;(3)波振沟流域内还存在大量崩滑体及沟道松散堆积体,松散物源近4×105m3,在强降雨作用下容易启动泥石流,建议加强综合防治。该研究对砂泥岩互层地区泥石流形成机理的认识有一定帮助,对波振沟泥石流防治具有参考价值。     

塔河油田古生界碎屑岩岩石物理特征

以岩石物理理论为基础,在变温、变压条件下对塔河油田志留系和泥盆系岩样进行超声波纵、横波速度及密度测定,岩石物理试验表明塔河油田饱水岩样、饱油岩样和泥岩,纵波速度和横波速度都具有很好的线性关系,岩石的纵横波速度均随着温度压力的增加而增大。干岩石以及饱含水岩石的纵横波速度均随着岩石孔隙度的增加而变小。采用Shuey近似理论,根据测定的岩石物理参数,进行了AVO正演模拟,结果表明塔河地区研究目的层的AVO异常类型属于第一类。     

动高压冲击下岩石破裂机理及相变研究

用高压气体炮作为原动力,在不同的冲击应力加载条件下,加速平板飞片撞击角闪岩样品。对回收样品应用SEM、XRD及RAM谱仪进行了宏观和微观研究,确定了样品出现的破裂起始阶段应力强度以及其裂纹的扩展形态,从而对岩石样的破坏过程进行了量化研究,并阐释了裂纹形成的机理和相变的存在。实验表明,动高压冲击下岩石破裂机理及相变的研究,可为矿山开采、建筑工程等爆破及应用提供相关的理论依据。     

渗透压-应力耦合作用下泥岩三轴流变实验及其流变本构

渗透压与应力耦合作用下泥岩的流变实验及其本构研究, 对岩土工程长期稳定性分析具有重要的意义.采用岩石温度-应力-渗流耦合三轴流变仪, 对泥岩进行了渗透压-应力耦合作用下、干燥状态下两种状态的三轴流变试验, 并对两种状态下流变破坏后泥岩断口进行了电镜扫描.研究结果表明:(1) 渗透压-应力耦合作用下泥岩应变与时间关系实测曲线中应变曲线出现突变现象的次数明显高于干燥状态下泥岩的流变曲线, 说明渗透压对泥岩具有较强的损伤效应; (2) 因渗透压的作用, 致使渗透压-应力耦合下泥岩在轴向应变、环向应变和体积应变总量上远大于干燥态流变岩样的应变总量, 渗透压-应力耦合下泥岩发生流变破坏的应力荷载为干燥状态泥岩荷载的66.7%, 渗透压对岩石强度有明显的减弱影响; (3) 两种状态下流变破坏后泥岩断口进行电镜扫描后, 细观破裂特性对比发现, 在渗透压-应力耦合作用下, 岩石强度加速降低; (4) 对两种状态下泥岩试验成果的流变模型进行了预测, 采用所提出的改进的西原本构模型来描述泥岩的流变变形行为, 拟合结果显示:改进的西原本构模型能够较好地模拟两种状态下泥岩的全过程流变变形行为, 并获得了流变变形特征的本构模型参数值, 为渗透压-应力耦合下岩土体长期变形研究奠定了重要基础.      

盖层水岩相互作用研究及其油气地质意义——以黔中隆起及周缘为例

盖层封闭条件是南方海相碳酸盐岩沉积区寻找油气的关键,本文通过黔中隆起及周缘地区泥岩和灰岩盖层的水岩相互作用实验研究,模拟了泥岩、灰岩盖层在地表雨水、盐水和在不同温度下岩石的主要离子的溶解特征和质量损失特征。通过实验认为水岩相互作用对盖层的保存与破坏至关重要。不同水介质和不同流动状态下,盖层岩石在水介质中的溶解度和离子含量变化特征和幅度不同,泥岩与灰岩特征不同。表现在:天然雨水下,泥岩盖层阴、阳离子浓度均降低,并随时间趋于稳定,灰岩与泥岩略有差别;盐水环境下,盖层阴、阳离子溶解均受到抑制,浓度变化复杂,并随时间趋于稳定,灰岩与泥岩略有差别,温度升高溶解特征复杂化。下古生界在加里东运动暴露期间,黔中隆起及周缘盖层化学损失量巨大。     

基于声发射试验的红层砂岩损伤演化特性分析

红层砂岩在我国广泛分布,其特殊的工程地质特性对工程建设具有重要影响。对取自重庆万州龙驹坝地区的侏罗系红层砂岩样品进行了声发射试验,分析了其在单轴压缩条件下的损伤演化特性,得到了样品在单轴压缩条件下的应力-应变特征曲线,以及声发射参数在红层砂岩破裂过程中的响应特征。试验结果表明:样品在单轴受压条件下的损伤过程分为内部压密、弹性变形、塑性变形、破裂和残余变形5个阶段,各阶段声发射参数具有显著差异;不同类型样品的损伤量曲线与应力曲线具有同步性,且在弹性-塑性临界点开始出现损伤量的跳跃性增长;对AE振铃计数率参数的回归分析表明,样品在损伤破裂过程中的声发射参数序列存在分形特征,关联维数D可以较好地表征岩石内部损伤的发展规律。试验成果可为红层岩体失稳破坏的监测预警及风险评价提供数据支撑。     

温度对煤系泥岩力学特征影响的试验研究

利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65/150高低温环境箱,对经历不同温度后煤系泥岩的力学特性进行试验研究,分析不同温度下煤系泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、变形模量以及泊松比受温度的影响。研究结果表明,不同温度下泥岩的力学特性有差异。随温度的升高,其峰值应力、峰值应变有不同程度的降低,其峰值应力从25℃时的9.153 MPa下降到55℃时的8.271 MPa,降幅为9.6%;峰值应变从25℃时的11.002×10-3下降到55℃时的8.249×10-3,降幅达25.0%。弹性模量随温度的升高逐渐减小,变形模量随温度的升高而增大,泊松比随温度的升高逐渐减小,由此得到各参数变量随温度的变化关系。研究成果可为深井高温软岩巷道的围岩控制提供理论基础。     

不同地区非饱和黄土动力结构性研究

对兰州、洛川、杨凌地区黄土在不同含水率与不同应力状态下进行动扭剪三轴试验,测定了黄土的动剪应力-应变关系曲线;同时,依据Hardin-Drnevich双曲线模型,改进了基于动剪应力考虑的土结构性定量化参数,并应用该参数对三地区非饱和黄土的动力结构性进行了分析。结果表明,三地区非饱和黄土的动力结构性参数随动剪应变的增大先降低,而后保持在一个稳定的水平;含水率与固结应力对黄土的动力结构性影响显著,在相同的固结应力条件下,含水率越低,黄土的动力结构性参数越大,在相同的含水率条件下,固结应力越小,黄土的动力结构性参数越大;在相同的条件下,杨凌地区黄土的动力结构性最强,洛川地区黄土次之,兰州地区黄土最弱,即黄土的动力结构性在地理空间分布上存在从西北向东南方向增强的规律。     

辽西地区冻风积土动力特性试验分析

动荷载作用下冻土的动力学参数是寒区工程抗震设计的关键。基于大量室内动三轴试验,研究了地震荷载作用下,辽西冻风积土的动强度σd、动变形εd、动弹性模量Ed和动阻尼比λd等动力学参数与土体含水量w、温度T、围压σ3c、动应力幅值σdamx和频率f等条件的关系。试验中采用三水平六因素的设计方法共进行了18组试验。试验结果表明,在相同振次水平条件下,冻土的动变形随动应力幅值的增大和温度上升而增大;在相同温度条件下,冻土的动剪切强度τd随着围压的增加而增加;低温冻土(-15℃)的动强度和动弹性模量要高于高温冻土(-2℃)的动强度和动弹性模量;冻土的动阻尼比随着变形和频率的增加而降低,随着含水量的增加而增加。上述规律为辽西风积土地区建设工程提供了较为可靠的抗震设计依据。