二氧化碳注入砂岩透镜体中裂缝扩展模拟

二氧化碳地质封存技术是一种减少二氧化碳排放量的有效方式。砂岩透镜体具有良好的储-盖组合,是较为理想的二氧化碳封存场址。砂岩透镜体中注入超临界二氧化碳引起的裂缝萌生、扩展、演化等一系列复杂问题直接决定着封存的安全性。利用ABAQUS数值模拟软件,基于扩展有限元法（XFEM）建立流-固耦合模型,通过将超临界二氧化碳注入砂岩透镜体,观察透镜体内部砂岩储层裂缝破裂过程。数值模拟研究得出结论:在透镜体产状不同的条件下,倾斜透镜体相对于水平透镜体封存能力较差,不适宜进行二氧化碳封存;将二氧化碳以3种不同的流速充注到砂岩透镜体中,流速增加不利于封存的安全性,但是裂缝长度和形态没有发生明显变化;裂缝在扩展过程中裂缝首先变宽成为导流通道,然后变长扩展,裂缝尖端应力先增大达到峰值然后逐渐降低,最终裂缝停止扩展。     

2022—2023年四川泸定MS6.8、MS5.0和MS5.6地震序列的发震构造及成因

四川泸定2022年9月5日发生MS6.8强震, 随后10月22日和2023年1月26日又分别发生MS5.0和MS5.6强余震, 主震和两次强余震的震中相距仅几公里却有着截然不同的震源机制解, 因此, 探究三者的发震构造、联系及成因至关重要. 本研究利用国家地震台网记录到的这三次地震序列的连续波形数据及震相资料进行双差重定位, 并进一步采取CAP波形反演方法和P波初动极性反演方法获得研究区ML2.5+的79个余震震源机制解. 结果显示, 主破裂沿鲜水河断裂磨西段, 破裂彻底, 余震活动性不高. 沿主断裂分布的余震具有明显的分段特征, 断层近直立且西北浅东南深. 主震及磨西段大部分余震均为走滑机制, 是典型的印度—欧亚板块挤压旋转造成鲜水河走滑断裂带应力失稳触发的强震活动. 发生在贡嘎山地区的余震是MS6.8主震触发的震群活动, 震级水平不高, 分布弥散, 并没有触发与主断裂共轭的燕子沟、海螺沟和磨子沟次级断裂, 而是触发了与主断裂近平行的次级隐伏断裂——贡嘎山断裂. MS5.0和MS5.6两次强余震均发生在该次级隐伏断裂上, 断层倾角40°~50°且震源深度较浅. 贡嘎山地区拉张型地震活动明显不同于走滑型为主的鲜水河断裂带, 可能是印度—欧亚板块挤压旋转作用下贡嘎山快速隆升而地表快速剥离导致局部因重力卸载而垮塌造成的, MS6.8主震有明显的触发作用. 三次泸定强震的发生, 释放了磨西段及西侧贡嘎山地区部分应力, 但并未改变"Y"字形交汇区强震发生的可能性.     

工程岩体物理模拟研究中实验材料的选择与应用

工程岩体物理模拟实验是岩体工程问题研究的重要方法,其中物理模型材料的选择对于实验成功与否至关重要。为了提高岩体物理模拟的选材效率及实验准确性,在总结前人大量工程岩体（边坡工程、地下工程和地基工程）物理模拟研究进展的基础上,对不同类型的物理模拟模型材料应用情况进行综合分析。结果表明：传统相似材料模拟软岩骨料最常用的是河砂和石英砂,模拟硬岩骨料则是在河砂和石英砂的基础上进一步掺入重晶石粉用以调节级配及强度,胶结剂通常都是水泥、石膏或者两者混合的复合材料;新型相似材料的选用更多是根据所需解决的问题进行设计,常采用铁粉、熔融石英砂及陶瓷等作为骨料,高分子聚合物、酒精和松香等作为胶结剂。整体而言物理模拟实验材料的骨料粒径越大,强度也越大,但是相似模拟中不能使用粒径过大的骨料;材料的强度随着砂胶比的增大而减小。研究不同工程对象时还需根据其自身特点进行实验设计,在研究显著节理裂隙等对岩体破坏机制的影响时,需掺加煤粉、云母碎、珍珠岩以及发泡剂等辅助材料,以控制试样的节理、微裂隙、结构面和孔洞等。笔者等对工程岩体物理模拟实验材料的分析综述可为相关工程岩体物理模拟研究提供实验参考。     

基于余震重定位和震源机制解研究青海玛多MS7.4地震序列的发震构造和断裂形态

2021年5月22日02时04分(北京时间),青海果洛州玛多县发生M_S7.4地震,震后余震不断.地质调查和卫星观测对地表断裂痕迹有较好的约束.然而,对于理解区域应力场、地震的产生、传播和终止具有重要意义的地下断层几何结构的约束精度略显不足.利用国家地震台网的连续波形记录,本研究首先基于双差定位法对玛多地震震后25天的余震序列进行重定位,结果显示余震序列大致沿NWW向的江错断裂呈线性分布,位于主震震中两侧,延伸总长~170 km.主震东南侧存在一余震稀疏区,在断裂带东西两端余震分布转向且出现分叉现象,反映出发震断层的复杂几何形态,这与前人研究结果基本一致.进一步采用波形反演方法和P波初动极性反演方法,获得了玛多震源区132个中小余震的震源机制解与震源矩心深度,并基于此对该主余型地震的发震构造与断裂形态进行了初步分析.震源机制解结果表明,玛多M_S7.4主震的发震断裂主要为左旋走滑性质,余震与主震性质整体相同,在断裂带东段存在部分逆冲型余震.震源机制解约束的区域主应力方向约N60°E,与区内整体走滑断裂作用相一致.余震震源深度略微起伏,主要集中在10~12 km,且浅部余震较少,表明浅部应力可能主要通过主震释放,余震深度分布可能限定了主震同震破裂的下边界.玛多主震破裂起始于断裂带走向和倾向发生明显变化的位置,表明断裂带的复杂几何结构可能是此次玛多M_S7.4地震初始破裂空间分布的决定因素.主震破裂结束的两端都有"马尾状"构造(或次级断层),表明这种分叉断层复杂的几何形态可能控制着主震破裂的最终位置.     

川北米仓山隆起构造－热演化特征

本文基于实测锆石(U-Th)/He和磷灰石裂变径迹年龄的联合热史模拟明确了米仓山隆起自新元古代以来的构造-热演化史。米仓山隆起前寒武系样品锆石(U-Th)/He年龄和磷灰石裂变径迹年龄分别为190~138 Ma和106.1~120.6 Ma,均小于地层年龄或成岩结晶年龄,有效地记录了早期热信息。热史模拟结果表明米仓山隆起自新元古代以来主要经历了早侏罗世—早白垩世和晚中新世至今两期快速冷却事件,分别与扬子-华北板块碰撞和印度-欧亚板块碰撞的东扩作用有关,而白垩纪—早中新世的缓慢冷却过程则与当时的古夷平面发育有关。本文不仅丰富完善了川北地区构造-热演化成果,而且对于该地区下一步油气勘探具有重要的指导意义。     

旋翼无人机工业区航测精度与控制点数量关系研究

针对工业区地表地物情况复杂、控制点布设不便的问题,提出了研究该特殊区域控制点个数与摄影测量成图精度关系的方法,以求用尽量少的控制点获取精度最高的摄影测量成果。以山东省某煤矿厂区旋翼无人机航拍为例,设置航高100 m,获取影像245景,设计了3、5、7、9、11、13、15、17、19九个等级的控制点数目,并设参照组消除了控制点布设方案引起的误差。分析得出结论,成果精度随控制点个数增加而提高,控制点增加到11个时竖直方向精度达到最优,增加到15个时水平精度达到最优。为以后类似情况无人机摄影测量工作控制点个数的选取提出了建议。     

四川盆地北部孤立台地边缘飞仙关组鲕滩储层特征及成因

对四川盆地北部孤立台地边缘下三叠统飞仙关组鲕滩储层的认识尚存诸多分歧,尤其是在储层白云石化、孔隙类型和成因方面。认为构成储层的主要岩性是残余鲕粒泥晶白云岩、残余鲕粒粉晶白云岩和细晶白云岩,储集空间以粒间孔和鲕模孔为主。沉积微相、鲕粒矿物成分和早期淡水溶蚀作用是储层形成的主控因素,其中相控是基础,是粒间孔发育的关键,鲕粒矿物成分和早期大气淡水溶蚀是鲕模孔形成的决定因素。回流渗透白云石化作用是白云岩形成的关键,其主要贡献在于增加了岩石强度,抑制压溶和胶结作用,使早期孔隙得以保存。埋藏溶蚀作用有两期,分别与有机酸和TSR产物有关,但埋藏溶蚀只是对原有储集空间的有益改造。     

基于强度折减法的边坡稳定性分析及抗滑桩桩位研究

以龙山变电站工程区边坡为研究对象,基于场地钻孔数据与物探数据,借助三维地质建模技术,采用AutoCAD软件建立了变电站工程区边坡的典型地质剖面。将地质剖面图导入有限元模拟软件ABAQUS中,从而获取工程区边坡数值计算模型。利用强度折减法定量分析了该边坡的稳定性,同时研究了不同抗滑桩位置对边坡稳定性的影响。模拟结果表明：塑性应变云图可确定潜在滑移面的位置,位移突变点对应的强度折减系数可作为边坡安全系数;抗滑桩位置对边坡潜在滑移面有较大影响,抗滑桩位置处于边坡中下部时,可有效阻止上部土体下滑变形,下部土体也不会产生新的塑性区,此时的边坡安全系数最大,抗滑桩加固效果最好。该数值模拟结果可为边坡防护设计提供重要的指导意义。     

大震地震序列自动地震速报结果分析——以云南漾濞6.4级和青海玛多7.4级地震为例

根据国家台网中心自动地震速报系统在云南漾濞和青海玛多2个地区的台网监测能力,选取2个地区2021年5月18—29日的地震序列,对自动地震速报系统进行性能分析。国家台网中心自动地震速报系统基本实现1min内的单路自动地震速报信息初次产出,根据地震台网密度的不同,产出时间从30～60s不等。与地震编目结果相比,云南漾濞地震序列震中位置偏差较小,青海玛多地震序列震中位置偏差较大,2个地震序列震级偏差不大。青海玛多地震序列震中位置偏差较大的原因是该区域台站稀少且空隙角较大。自动地震速报系统存在少量的漏报地震,与系统定位时信噪比较低、台站空隙角较大及多个地震混叠在一起有关。     

玉树地震震前甘孜—玉树断裂局部应力场时空偏转特征的离散元模拟研究

区域地质构造活动会改变地壳的应力状态, 构造地震是区域地质构造活动的极端方式, 了解震前发震断裂局部应力场的变化规律对断裂活动性的表征具有重要意义。为此, 利用颗粒离散元软件PFC2D, 以玉树地震台站YRY-4钻孔应变仪的监测数据为依据, 模拟2010年4月14日玉树MS 7.1级地震发震断裂, 甘孜—玉树走滑断裂, 震前局部应力场最大主应力方向的时空偏转特征。研究表明, 震前玉树台站位置的模拟最大水平主应力SH方向出现逆时针偏转, 在积累了一定应变能后偏转逐步恢复, 模拟局部应力方向的变化趋势与现场实际观测结果基本一致。断裂处不同位置SH变化规律不同, 距离断裂构造越近, 局部应力受到的扰动越明显; 位于拉应力集中区的SHT和压应力集中区的SHP同时向两者所在区域的分界方向旋转, 且偏转角随时步的增加逐步增大; 不同区域的应力积累程度不同, 且随着加载时间的推移而增强, 并在不同时刻发生破裂, 具有明显的时空异步效应。