储层应力场的数值模拟

该文给出了油田储层应力场的两种数值模拟方法。一种是利用现场实测地应力资料,借助空间膜单元模型,反演远场应力边界条件,从而计算出储层应力场。另一种是借助于活动的最小二乘法直接插值得到应力场。针对鄯善油田三间房油藏,用所提出的方法计算模拟了储层应力场,得到了比较满意的结果,同时论述了这两种数值模拟方法的可行性。      

断裂带内介质的软化特性和地震的非稳定模型

本文将地震过程看作是一个包含断裂带和围岩的力学系统在外界扰动下的一种失稳现象,用变形体力学方法给出了断层带介质软化的本构方程和地震非稳定模型的一般的数学表述.借助于均匀场的非稳定模型,本文讨论了弹性回跳概念,导出了地震效率公式和论证了能量形式失稳准则的普遍性,并指出了在刚性试验机上研究声发射现象的重要意义.本文还介绍了用于研究非均匀场的地震非稳定性的有限单元法的通用程序以及唐山地震的算例.      

断层地震的尖角型突变模型

本文对直立走滑断层地震提出一个简单的力学模型,用尖角型（Cusp）的突变模型研究了地震过程的机制。从理论上阐明了围岩与断层带的刚度比和远场位移参数在地震过程中的重要作用,得到了地震时断层错距和能量释放值的简单公式。研究结果表明,岩石系统的稳定性首先取决于系统内部的刚度分布;其次在一定的外界条件下,系统才可能从稳定状态进入非稳定状态,而在外界扰动下失稳,于是从整体上深化了对断层地震过程的认识。     

具有割缝的大理岩试件破坏过程的有限元模拟

本文使用应变软化的弹塑性本构模型,用有限元方法对具有中心斜割缝的岩石试件在轴压下的破坏过程进行了数值模拟。得到了与实验观察相当一致的结果:在割线端部附近,首先发生张破裂,裂纹的扩张是逐渐地弯向试件的轴线方向,并变为稳定的。随着轴向压力增加,在张裂纹的相反方向上出现共轭的剪破裂。这些现象与割缝顶端附近材料的应变软化性质有关。说明所采用的有限元方法是研究岩石材料破裂过程的一种可行的方法。     

地震过程的燕尾型突变模型

考虑断层介质的损伤弱化和水致弱化效应, 提出一个断层地震的非线性力学模型。将远场位移、渗水量和刚度比作为控制参数, 得到一个燕尾型的地震突变模型。用这个模型研究了渗水、远场位移和刚度比等因素对地震孕育和发生的影响, 从整体上深化了对地震过程的认识。      

地震前断层蠕动与地温异常的探讨

本文利用震前断层蠕动模型(不考虑水的作用),对唐山地震前出现的地温异常做了探讨,提出地温异常的一个可能原因是震前断层的加速蠕动.经过反复调试,一个较好的模拟结果是:由加速蠕动产生的唐山相对玉田的表层温度累计变化是2.5℃,此值与观测数据相同,震前加速蠕动的最大速率是12.1cm/d.结果表明,有可能利用地温变化研究断层的震前加速蠕动和地震预报.      

华北地区地震迁移规律的数学模拟

本文描述了一个解时空反演问题的方法.通过把华北地区看成是由24条主要断裂带组成的地质构造骨架,在15公里深处按照平面应变的理想塑性体处理,用有限单元方法计算了本地区在均匀边界外力作用下发生地震危险的地带.然后用逐次降低断层内摩擦系数的办法,模拟近十二年来历次大地震,计算释放应力后应力场的变化、断层的错动.将计算结果和实测资料进行对比,对各个力学参数和构造骨架进行了多次修改,使它们尽量接近.结果说明本方法能够基本上重复近十二年来的地震迁移规律,并可望对未来的地震危险区提出参考意见.结果还说明地震以后在沿断层错动方向的左前方有一狭窄扇形地带安全度增加,而其余较大地区由于断层处的应力释放使剪破裂的危险度有些增加.      

岩石的塑性、损伤及其本构表述

在工程条件下(常温、中低围压),岩石塑性变形和损伤变量的微观机制都是岩石构元中微裂纹的萌生和发育,因而塑性变形与损伤在岩石材料中应是同时出现的,它们的演化规律应是相互耦合的。在此基础上本文建立了岩石材料弹塑性损伤本构模型的理论框架。在这个框架中,由于损伤的出现,塑性变形率与屈服面是非正交的,而最后得到的本构矩阵具有对称性。非正交性与通常的实验资料一致。本构矩阵的对称性对数值分析和理论研究都是至关重要的。