Prediction of fracture trajectory in anisotropic rocks using modified maximum tangential stress criterion

A new criterion to predict crack propagation trajectory in anisotropic rocks with incorporating the concept of T-stress in formulating stress field near the crack tip was developed. The developed criterion along with enrichment functions and interaction integral in the extended finite element method (XFEM) framework made a sophisticated tool in modeling fracturing process in anisotropic media. Numerical results indicated that stress intensity factors considerably depend on orientation of anisotropy axes and ratio of the elastic modulus. The proposed formulation for anisotropic media provides a more accurate prediction of crack propagation trajectory compared with conventional methods, especially in mixed mode conditions.     

地震现场房屋裂缝宽度快速检测

为快速对地震现场损坏房屋裂缝宽度进行测量,本文提出运用图像处理技术与单个人工正方形标志的方法对裂缝宽度进行测量。基于数字图像处理技术,并利用MATLAB软件的图像处理功能,对拍摄的真实房屋裂缝图像进行灰度化、二值化、图像去噪、目标区域分割标记和像素标定等处理,计算得到图像中裂缝宽度的最大值。通过与实测数据对比,利用本方法获得房屋裂缝检测数据的识别精度为98.11%。结果表明,本文提出的方法可以有效检测房屋裂缝宽度,且获取图像的分辨率越高,裂缝宽度识别的误差越小。本方法可为地震灾害现场调查中的房屋破坏等级评价工作提供依据。     

气煤弹性各向异性系数实验测试

气煤裂隙丰富,具有弹性各向异性,确定气煤弹性各向异性类型与大小,对煤田各向异性研究具有重要意义. 本文在对气煤煤样孔隙率测试的基础上,测量了顺煤层面、垂直于煤层面、与煤层面成45°三个方向上纵波速度（V_P）和横波速度（V_SH、V_SV）,计算弹性常数. 对于具有垂向对称轴横向各向同性模型,各向异性系数平均值|ε|≤0.2、|δ|≤0.2和|γ|≤0.2,表明气煤是弱各向异性介质;对于横向对称轴横向各向异性模型,各向异性系数平均值ε(V)≈δ(V),按照Thomsen观点气煤各向异性是由椭圆裂隙引起弹性各向异性.本文还讨论了各向异性系数与孔隙率的关系,表明各向异性的大小与孔隙率之间有一定的关系. 因此当煤层厚度与其顶底板岩性不变或变化很小,可以认为气煤各向异性主要由裂隙引起的,气煤各向异性大小和方向能够反映煤的裂缝密度和方位.     

裂隙参数对衰减各向异性影响的数值模拟

Propagation through stress-aligned fluid-filled cracks and other inclusions have been claimed to be the cause of azimuthal anisotropy observed in the crust and upper mantle.This paper examines the behavior of seismic waves attenuation caused by the internal structure of rock mass,and in particular,the internal geometry of the distribution of fluid-filled openings Systematic research on the effect of crack parameters,such as crack density,crack aspect ratio(the ratio of crack thickness to crack diameter),pore fluid properties(particularly pore fluid velocity),VP/VS ratio of the matrix material and seismic wave frequency on attenuation anisotropy has been conducted based on Hudson’s crack theory.The result shows that the crack density,aspect ratio,material filler,seismic wave frequency,and P-wave and shear wave velocity in the background of rock mass,and especially frequency has great effect on attenuation curves.Numerical research can help us know the effect of crack parameters and is a good supplement for laboratory modeling.However,attenuation is less well understood because of the great sensitivity of attenuation to details of the internal geometry.Some small changes in the characteristics of pore fluid viscosity,pore fluids containing gas and liquid phases and pore fluids containing clay can each alter attenuation coefficients by orders of magnitude.Some parameters controlling attenuation are therefore necessary to make reasonable estimations,and anisotropic attenuation is worth studying further.     

含流体裂缝介质中地震波场数值模拟

油气勘探开发实践证明,裂缝常常是油气藏存储的空间或运移的通道,因此,裂缝各向异性介质中地震波场的研究越来越倍受关注,国内外很多岩石物理学者、地球物理专家等对裂缝信息的描述提出了很多理论认识与方法技术.本文根据Eshelby-Cheng各向异性裂缝介质模型理论,求取各向异性裂缝介质的弹性参数,并建立Eshelby-Cheng各向异性裂缝介质的波动方程,利用时间错格伪谱法对含流体裂缝介质进行数值模拟,模拟结果表明,采用时间错格伪谱法能有效解决各向异性介质的波场传播,利用时间错格有限差分算子替代普通的差分算子来求解时间导数,利用快速傅氏变换求解空间导数,大大提高了正演模拟的计算精度与计算效率.并且与各向同性介质相比,地震波在含流体裂缝各向异性介质中的传播要复杂得多,各向同性介质层中的波是纯的,其横波不会发生分裂,而在各向异性介质层中,横波将发生分裂.     

储层构造裂缝预测方法及其应用

根据构造裂缝的力学成因,对储层构造裂缝系发育强度及方向进行了估计,通过实例对该方法进行了检验。结果表明：（１）用有效张应力描述张裂缝和张剪裂缝发育程度是一个切实有效的方法;（２）在储层的同一层位上,影响张裂缝和张剪裂缝的主要因素是古构造面的曲率和扭率及断层运动性质（逆冲、正断或平推）,自古隆起顶部向坡底,裂缝由张性向张剪性和剪切性裂缝发展;（３）自储层顶界面（古隆起构造面）往下,随深度增加,张裂缝和张剪裂缝发育程度降低;（４）裂缝预测的不同模型和方法,反映不同方面的特征和优势,根据储层占有资料和目的要求选择合适的裂缝预测模型和方法比较有效     

跨地裂缝墙体开裂形态分析

应用非线性有限元法对跨地裂缝的墙体开裂形态进行了分析,确定出了具有三维活动性的地裂缝垂直穿越墙基时,墙体出现裂缝的位置、倾向、倾角和后期的发展状况,以及随沉降量与张开量比值变化的规律。结果表明:地裂缝垂直穿越围墙时,墙体上出现的裂缝一般有两种形式:一是位于地裂缝下盘的墙顶竖直裂缝,二是出现在地裂缝正上方墙体底部的斜裂缝;当地裂缝两盘的土体活动以水平拉张为主时,墙体底部出现的斜裂缝以高角度向上扩展,当地裂缝两盘的土体活动以差异沉降为主时,墙体底部出现的斜裂缝则以较缓的角度向上扩展,倾向与地裂缝相反;只要地裂缝的上下盘土体有微小的错动,一般2～3mm时,就会引起墙体的破裂,且墙体裂缝扩展迅速,几个毫米的错动量,就能使墙体裂缝扩展数十厘米,甚至贯通整个墙体;墙体斜裂缝在产生初期较为平直,随着裂缝的迅速扩展,端部稍向下弯曲,倾角减缓,整体呈弧弯状。     

等效介质理论中裂缝密度的适用性研究

为了比较裂缝等效介质理论的预测精度,本文利用物理模拟的方法制作了一组9个裂隙密度模型,其中裂隙密度从0增大到12%,裂隙厚度和直径保持不变,分别为0.12mm和3mm.使用0.5MHz的纵横波换能器,采用脉冲透射法得到纵横波的速度和各向异性.然后,将基质的模量、裂缝填充物模量和裂缝参数代入等效介质理论中,计算出纵横波速度和各向异性随着裂隙密度的变化情况.通过纵横波速度的实测值与等效介质理论的定量对比,发现当裂隙密度小于12%时,Hudson理论和线性滑动理论对纵波速度的预测与实测值非常吻合.当裂隙密度小于8%时,Hudson理论和线性滑动理论对快横波速度的预测与实测值非常吻合.当裂隙密度小于9%时,各向异性自洽理论和NIA(非相互作用近似)理论对慢横波速度的预测与实测值非常吻合.通过纵横波速度各向异性实测值与理论计算值定量对比,发现当裂隙密度小于12%时,Hudson理论和线性滑动理论对纵波速度各向异性的预测与实测值更吻合;当裂隙密度小于6%时,各向异性自洽理论和NIA理论对横波速度各向异性的预测与实测值更吻合.     

福建省闽清梅埔井的水位大幅突降变化常调查分析

针对闽清梅埔观测井在2009年8月出现的水位大幅突降以及波动现象,通过观测仪器检查和水位值校测、降水和气压资料分析,以及周边抽水等环境干扰因素的排查等,没有找出可能的影响因素.但最后通过对测点附近的深入调查,寻找出是由于观测围墙下的暗沟内出现裂缝导致井水泄露引起水位下降的原因.本项工作表明,深入细致的调查研究是落实观测...     

潮汐地电场谐波和各向波形的影响要素

潮汐地电场表现出近正弦形态,形态持续全天属TGF-A型,只在午前午后出现属TGF-B型,两类潮汐地电场前5阶谐波周期分别是23～24、12、7.9、6、4.8h.不同场地的潮汐地电场振幅谱可能有差异,周期变化的径向、切向月球潮汐力的振幅谱也存在差异.岩石裂隙面分布不同,则各向潮汐力对裂隙的作用效果不同,这可能是导致潮汐...