天津地区咸水层水位映震能力的检验

通过2006年7月文安M5．1级与2008年3月卢龙ML4．4级2次地震震例,检验了天津地区咸水层水位较强的映震能力,提出在当前地下水开采干扰背景下进一步扩大咸水层水位动态观测的意见。     

天津地区咸水井映震能力评估

系统处理了1992年以来天津地区4口咸水井的水位观测资料,使用R值对这4口井的映震效能进行了评估。认为：①这4口井的R值不高,主要原因是咸水层观测井水位异常时间较长,致使预报占用时间较长;②咸水层观测井水位异常幅度比较明显,异常性质的规律性较强,出现异常时易于识别;③咸水层观测井水位有异常有地震的比率达到了70％以上,这对有震的判定非常有意义。     

天津地区咸水层观测井的改造与优化问题讨论

本文系统清理、分析了天津地区的咸水井观测资料,通过实际观测资料分析认为,天津地区的咸水体具有封闭性好,不开采的优势,具备了作为地震观测井的基本条件;在观测资料的动态方面,一般具有两种动态变化特征,但仅个别井能够记录到微弱固体潮信息,同时也不能记录到水震波;在映震方面,取得了一批震例资料,其异常幅度往往较大,映震特征明显;在观测层的选取上,一般应选择50 m以下的咸水层,并且在观测段中最好应包括海相层;在观测点的位置方面,应选择较大断裂的交汇点、拐点以及端点部位或活动性较强的断裂上。     

孔隙弹性介质中的震后流体流与库仑应力变化

一般认为地震序列的发生意味着不同断层段之间的一种相互作用。每次位错产生的同震应力的传递则是这种相互作用最显著的成分。然而，一个地震系列中各个后续事件之间的时间间隔却表明，同震应力尚不足以单独引发其他的地震。我们研究了同震应力场可能诱发孔隙流体流，改变了所在区域的孔隙压力分布情况。鉴于地壳在很多地区都是一种流体饱和介质，故将地壳视为一种孔隙弹性固体。由于孔隙物质所表现的应力场依赖于时间，所以我们将验证这种性质能否解释余震的触发。我们考察了一些现有的半无限平面断层的解析方法。对可渗透的和不可渗透的位错面均作了考虑。我们将孔隙弹性介质的解法与孔隙介质的解法作了对比，计算了变形与流体扩散之间的耦合效应。结果发现主震产生的库仑应力变化在某些区域初始时可能表现为负值，但尔后随着孔隙流体的重新分布而变为正值。这种变化意义重大。如果地壳确如我们所假定的表现为一种各向同性、充满流体的孔隙弹性介质的话，那么，通过孔隙流体扩散的库仑应力触发作用则很可能是余震产生的重要机制，余震发生的范围分别为长约2．5个断层长度，宽约0．5个断层长度。这个范围小于以前模型的预测值，以前的这些模型都忽略了弹性变形和孔隙流体扩散之间的力学相互作用。对于典型的孔隙结构，流体流引起的应力变化在主震发生后约一年内会有很大程度的衰减。     

波浪作用下成层海床孔隙水压力响应的简化分析

采用不排水条件下孔隙水压力发展模式,作为Terzagh i一维固结方程中考虑波浪循环作用所引起的孔隙水压力源项,对于成层海床建立了推广的一维动力固结方程,运用数理方程中的分离变量法与G reen函数求解了成层海床在波浪作用下残余孔隙水压力的发展规律,进而对成层海床的液化势进行了评判。对比计算与分析表明,海床表层土的渗透性及其厚度对于海床的整体抗液化性能具有显著的影响,低渗透性的表层导致海床孔隙水压力的显著积累,此时表层置换法是防治液化的有效途径。     

岩石层,软流层和外围层（一）

岩石层是一种包含强度和相对稳定性的力学概念，然而人们又将岩石层这一术语用于界面热边界层（ＴＢＬ）和浅部富集地球化学储层，其性质与强度毫无关系。“坚硬”岩石层的厚约是ＴＢＬ厚度的一半。弹性板块底部、板块中和地震断裂带的最大深度、低速带的顶部都位于相于５５０－７５０°温度范围的深度。这深度也相当于粘合板块的底部。消减板舌的地震被圈定在这个温度间隔的等温线内。高于６５０℃的地幔因不能承受长期应力作用而不     

粉喷桩施工引起的超孔隙水压力分析

依托江苏某省道软基处理工程对桩周土压力和超孔隙水压力进行现场测试。测试结果表明:粉喷桩施工过程中桩周土体同步产生较大超静孔隙水压力和土压力,随离桩距离增大而减小;施工完成后1小时内超孔隙水压力基本消散完毕;粉喷桩施工速度越快,土体中产生的超孔压越大;超孔压朝着施工方向累积,背着施工方向表现出遮蔽现象;跳打施工比顺序施工所产生的超孔压要小。通过改进施工速度、顺序、方向以及桩间距能有效地减小粉喷桩施工引起的超孔隙水压力。     

饱和多孔介质多相流体系中孔隙压传播数值分析

孔隙压波传播与衰减对解释深部流体在地震孕育、触发和断裂活动过程中的作用机制,以及石油与天然成藏机理等方面具有重要的学术和应用价值.目前孔隙压波的理论与计算以孔隙弹性介质理论、BISQ 理论为基础.Biot孔隙弹性理论仅考虑流体沿着波的传播方向发生流动,严重低估了Biot损失.Squirt机理考虑了微裂隙中粘性流体的局部流动,能够合理地解释超声波的衰减特征.     

孔隙水压是控制地震破裂的主要因素

正全球最大地震往往发生在大洋板块向大陆板块俯冲的地方,而被困于两个板块边界之间的水对地震破裂过程有着非常明显的影响。通过对2010年2月27日智利大地震的分析,德国地学中心(GFZ)和英国利物浦大学的研究人员发现,形成板块边界的岩石的孔隙水压是影响地震破裂过程的主要因素。该研究成果发表在2014年3月28日的Nature上。     

天然地震促进孔隙流体迁移机制的探讨及两类模型分析

随着当今油气勘探工作的深入,油气运移机制的研究愈发重要.近来国内外关于天然地震引起油气井产量变化,油气开采诱发地震的研究报道很多.一系列的观测事实表明强震具有巨大的地下流体运移力,天然地震对油气运移成藏有着显著的影响,很可能是多震油气藏区域油气运移的主要机制.本文从岩石骨架与孔隙流体相互耦合作用机理出发,分析较适合的固液耦合模型(包括宏观和微观模型),探讨和综述天然地震与油气二次运移成藏之间的深层次联系,提出了微宏观模型融合分析的观点,以期从震控油气二次运移的物理学机制角度为复杂多地震区域下的油气藏的勘探、开发提供理论依据和信息参考.     

波浪荷载作用下海底隧道-孔隙海床的动力分析

孔隙海床在波浪荷载作用下其有效应力减小、孔隙水压力增加,这将影响孔隙海床中隧道的稳定性,因此,研究在波浪荷载作用下孔隙海床与隧道的动力响应具有重要的工程意义。本文基于Biot的动力固结理论和弹性动力学理论建立波浪荷载作用下孔隙海床与海底隧道的动力分析模型,并同时考虑海底隧道与海床之间的接触效应、边界效应等对海底隧道内力的影响。最后通过变换海床的变形模量、渗透系数和海底隧道的半径、埋深等,观察其对海床土孔隙水压力和海底隧道内力的影响,为海底隧道的设计提供依据。     

流-固耦合作用对计算同震静态库仑应力变化的影响

传统方法计算同震静态库仑应力变化一般都是基于Okada的解析解,模型中不考虑流体对固体骨架力学行为的影响.但实际上,流体对固体变形有着非常重要的作用.为此,本文基于孔隙弹性理论,考虑流-固之间的完全耦合效应,针对三种典型的断层错动模型（走滑型、逆冲型以及正断型）,分别计算静态库仑应力变化与传统算法之间的差别.计算结果表明：三种地震模型得到的介质孔隙压变化在空间的分布格局完全不同,走滑型地震产生的孔隙压变化图案在空间中呈正负相间的四象限分布,近场的静态库仑应力明显下降,流-固耦合作用对静态库仑应力变化影响较大.逆冲型和正断层型地震产生的介质孔隙压变化在空间的分布图案类似,但正负区域正好相反,孔隙压在逆冲型地震的震源区域上升,而在正断型地震的震源区域下降.同传统方法计算的库仑应力相比,逆冲型地震产生的介质孔隙压变化使得震源区的应力影区面积减小,这会触发更多的余震;而正断型地震产生的孔隙压变化则正好相反,增大了震源附近的应力影区范围,这样会降低该区域余震发生的概率.可见,介质的流-固耦合作用对计算库仑应力变化的影响不可忽视.因此,在利用库仑应力变化研究地震触发时,应考虑流-固耦合作用,使得库仑模型的预测结果更符合实际.

     

饱和碳酸盐岩地震频带弹性参数响应的实验机理分析研究: 压力与孔隙流体影响

碳酸盐岩储层中蕴藏着全球近一半油气储量,也是我国深层、超深层的重点勘探领域.然而,深层碳酸盐岩复杂孔隙结构导致其储层条件下岩石物理响应机理不明,这对有效地震储层表征与流体预测带来了巨大挑战.目前,国内尚缺乏系统开展针对深层碳酸盐岩储层的地震频带岩石物理实验测试研究.厘清深层油藏开发中因流体流动而引起的储层压力场与孔隙流体性质变化对地震频带弹性参数影响机制,在一系列地球物理应用中具有十分重要的意义.通过开展跨频带（地震低频+超声高频）弹性参数实验测试,本文系统研究了压力与孔隙流体对深层碳酸盐岩弹性模量及其衰减的影响机制.针对中低孔渗碳酸盐岩储层岩芯,分别测量了其在干燥、饱和盐水与甘油下的弹性参数,分析了弹性模量对压力与频率敏感性.干燥岩芯杨氏模量频变特性显著低于饱和流体岩芯实测数据,且饱和甘油岩芯模量及其衰减均高于饱和盐水测量结果.部分饱和盐水岩芯的地震频带实测结果表明,杨氏模量与泊松比均随含水饱和度升高而增大,其频散程度却略有降低.此外,基于干燥岩芯弹性参数不依赖频率的前提,受迫振动法低频实验所得岩石弹性模量和衰减数据与三孔隙类型喷射流模型预测结果相一致,证实喷射流是引起复杂孔隙微观结构储层岩芯频变黏弹性响应的主控因素.

     

基于Finn本构模型的饱和砂土地震液化分析

天然地震作用下的饱和砂土液化问题是岩土地震工程研究的重要课题之一。目前,国内推荐使用的规范法是基于实际地震液化调查而建立的判别方法,方法本身缺乏理论基础。采用Finn液化本构关系建立了砂土液化数值分析模型,运用有限差分法的动力时程分析模块,分析了饱和砂土地基的地震液化问题。结果表明,将Finn本构模型应用于砂土液化分析,可以较好地给出地震作用过程中孔隙水压力和有效应力变化的规律。