浅层动力固结在温州某软土路基中的试验研究

本文针对温州软土区特性,从施工方法设计、地基土孔隙水压力、强度、变形及物理指标等方面进行试验,通过监测数据的整理与分析,提出以孔压峰值与孔压瞬间消散量来控制约束施工时间、冲压遍数及间歇周期.     

高围压高水压渗流条件下岩石的力学性质试验研究

对锦屏二级水电站引水隧洞大理岩、砂岩和板岩进行了高水压高围压渗流条件下的全应力应变过程三轴压缩实验,分析了高围压高水压对岩石强度及变形的影响,探讨了岩石强度与围压及孔隙水压力之间的关系。     

完全匹配层吸收边界在孔隙介质弹性波模拟中的应用

模拟弹性波在孔隙介质中传播,需要稳定有效的吸收边界来消除或尽可能的减小由人工边界引起的虚假反射. 本文在前人工作基础上,首次建立了弹性孔隙介质情况下完全匹配层吸收边界的高阶速度-应力交错网格有限差分算法,并详细讨论了完全匹配层的构建及其有限差分算法实现. 首先,本文通过均匀孔隙模型的数值解与解析解的对比,验证所提出的数值方法的正确性;然后,本文考察了完全匹配层对不同入射角度入射波和自由表面上的瑞利波的吸收性能,将完全匹配层与廖氏和阻尼吸收边界进行了对比,研究了这三种吸收边界在不同吸收厚度情况下对弹性波吸收能力. 数值结果表明,在孔隙介质中,完全匹配层作为吸收边界能十分有效地吸收衰减外行波,无论对体波还是面波,是一种高效边界吸收算法.     

蚌埠隆起区石榴辉石岩变质P-T轨迹的构建

蚌埠隆起区位于华北克拉通东南缘,胶—辽—吉造山带的最南端,主体由五河杂岩组成。前人对该地区的研究主要集中于同位素年代学和变质温压条件研究,其中变质P-T条件研究结果差异较大,以压力变化最为显著,对峰期变质P-T条件缺乏统一认识。本文对蚌埠隆起区石榴辉石岩进行了大量的岩相学、矿物化学成分分析,表明该岩石记录了3期变质作用,其中S-M1和S-M2的矿物组合类似为Grt+Cpx+Opx+Amp+Pl+Ilm,S-M3的矿物组合为Cpx+Amp+Pl+Grt （极边窄带）。结合变质温压条件分析和锆石U-Pb年代学分析,本次主要取得以下几点认识：1）石榴辉石岩WS047-1中记录的3期变质作用,温压条件分别为T-M1 = 616 ℃～647 ℃、P-M1 = 1.03～1.08 GPa,T-M2 = 721 ℃～837 ℃、P-M2 = 1.11～1.29 GPa和T-M3 = 531 ℃～607 ℃、P-M3 = 0.81～0.91 GPa,经历了由较高压力的角闪岩相→中-低麻粒岩相→角闪岩相的变质过程;2）据变质温压条件分析知,蚌埠隆起区具有顺时针的P-T轨迹特征,S-M1→S-M2和S-M2→S-M3分别为近等压升温和近等压降温的缓慢过程;3）石榴辉石岩锆石U-Pb年代学结果主要分为4组：1 839±13 Ma、1 925±31 Ma、2 041±55 Ma和2 762±14 Ma,其中峰值变质年代为1.93～1.84 Ga;4）结合温压条件和锆石U-Pb年代学分析结果,本文认为蚌埠隆起区的P-T轨迹与弗朗西斯科型俯冲或大陆碰撞环境的P-T轨迹较为类似,其应与1.93～1.84 Ga华北克拉通东、西陆块的碰撞拼合及胶—辽—吉造山带形成时限基本吻合。本次研究为深入理解华北克拉通的构造演化特征和蚌埠隆起区的变质作用及演化,提供了大量可靠的科学资料。     

不同煤体结构煤的孔隙-裂隙分形特征及其对渗透性的影响

煤的孔隙-裂隙结构特征是研究储层渗透性的关键问题。为了定量描述孔隙-裂隙结构的复杂程度,以黄陇侏罗纪煤田永陇矿区郭家河井田原生结构煤和碎裂结构煤为研究对象,基于压汞实验数据和扫描电镜（SEM）图像,采用Menger分形模型和计盒维数方法,分别计算不同煤体结构煤的孔隙-裂隙分形维数;同时采用不同孔径段的孔隙体积比作为权重值,计算得到孔隙综合分形维数,探讨孔隙-裂隙结构分形维数和渗透率之间的关系。研究结果表明,脆性构造变形作用对孔隙整体复杂性,裂隙孔、渗流孔复杂性以及微观裂隙复杂程度均具有积极改造作用,对吸附孔结构复杂性具有均一化作用;微观裂隙分形维数与渗透率具有较高非线性关系,脆性构造作用改造下形成的碎裂煤,其具有的孔隙-裂隙结构优势配比是决定储层高渗透性的关键。因此,建议优先考虑弱脆性变形的碎裂结构煤为主体的断层、向斜和背斜区域进行煤层气抽采。     

基于分形理论探究砂岩最小孔隙半径的最优区间

渗透率是评价多孔介质导水性能的主要参数,是导水介质微观孔隙结构在宏观上的表现特征。通过扫描电镜实验和图像处理技术,统计出砂岩微观孔隙几何参数,并结合分形理论探究了砂岩微观孔隙结构对渗透率的影响。同时,以实测渗透率为约束条件,确定了对渗流起作用的最小孔隙半径r_min区间,该区间可作为渗透率预测时最小孔隙半径r_min的最优取值区间,并获取了与之对应的孔隙半径累积百分数区间。结果表明：砂岩最小孔隙半径r_min的取值对渗透率影响较大,随着砂岩最小孔隙半径r_min取值的增大,其渗透率先急剧下降,后渐渐地趋于稳定,并伴有上升趋势。在致密砂岩中,理论渗透率与实测渗透率相等时,对应的最小孔隙半径r_min落在孔隙半径累积百分数为15%~25%内,该孔隙半径累积百分数区间对应的孔隙半径区间可作为计算砂岩理论渗透率时最小孔隙半径r_min的最优取值区间,并且随着砂岩渗透率的增大,最小孔隙半径r_min对应下的孔隙半径累积百分数逐渐增加。     

考虑孔隙水微观赋存形态的非饱和粉土有效应力方程及其验证

有效应力参数的合理确定是非饱和土有效应力研究的重要内容。然而,现有的有效应力参数未能较好地考虑孔隙水的微观赋存形态对有效应力的影响。为此,分析了孔隙水的微观赋存形态,明确了孔隙水可分为收缩膜、吸附水和毛细水,建立了非饱和粉土的扩展三相孔隙介质模型,即孔隙气、毛细水和广义土骨架。基于该模型,采用分相平衡分析法,推导了非饱和粉土的有效应力方程,该方程通过采用毛细水有效饱和度合理地考虑了毛细水对有效应力的影响。依据推导的有效应力方程,提出了非饱和粉土的抗剪强度公式。采用5种不同围压下重塑非饱和粉质黏土试验数据验证了提出的公式。结果表明：与现有的抗剪强度公式相比,本次提出的公式更好地预测了重塑非饱和粉质黏土的抗剪强度随基质吸力的变化规律。因此,运用提出的抗剪强度公式评价非饱和土边坡稳定性、地基承载力和挡土墙稳定性将会取得更好的效果。     

海陆过渡相页岩储层研究现状与展望

中国广泛分布石炭系—二叠系海陆过渡相富有机质页岩,开发利用其中赋存的页岩气对于缓解巨大的能源和环境压力具有重要意义。从沉积环境、地球化学、矿物学、岩石物理学等方面概述了不同区域、不同层位代表性海陆过渡相页岩的关键属性,并与典型海相和陆相页岩进行了对比和总结。结果表明,对于过渡相富有机质页岩,三角洲体系中的沼泽相及障壁-潟湖体系中的潟湖和沼泽相具备更优越的页岩气成藏条件。过渡相页岩与煤层、砂岩层频繁互层,岩相垂向上变化极其复杂,意味着其具有高度的非均质性。同时,TOC含量垂向变化较大,高低值交互出现,平均TOC含量总体高于海相和陆相页岩,表明其巨大的页岩气勘探开发潜力。海陆过渡相页岩有机质类型以Ⅲ型为主,Ⅱ型为辅,腐殖质显微组分约占70%,热演化程度普遍处于成熟—高成熟阶段,少数达到过成熟,总体介于陆相和海相页岩之间。过渡相页岩粘土含量较高,给压裂开发带来了较大的挑战。储集空间以粒间孔和粒内孔为主,有机质中可能普遍存在大量的不可见有机孔,但受有机质类型及成熟度的影响,它们理论上不是过渡相页岩的主要孔隙类型。高的粘土含量可能导致海陆过渡相页岩最低的孔隙度及较低的渗透率。海陆过渡相页岩的甲烷吸附能力分布范围较大,存在甲烷吸附能力较强的页岩,可能是受煤层的影响。目前,海陆过渡相页岩气储层的研究已经取得了很多重要的研究成果,但资源评价方法的不完善、“甜点”识别与预测技术不成熟、优势成藏环境研究不深入及“多气共采”可行性不确定,仍然是当前过渡相页岩气勘探开发面临的主要问题。     

苏里格气田南区莲102井区盒8段储层微观孔隙结构及气-水渗流特征

苏里格气田南区莲102井区盒8段储层孔隙结构复杂,气-水渗流规律不清,因此,运用铸体薄片、图像孔隙、扫描电镜、高压压汞等测试方法对研究区储层孔隙结构进行分析,利用气-水相渗流及可视化渗流实验方法,研究了成藏过程中的气-水渗流特征。研究结果表明,研究区盒8段储层孔隙以岩屑溶孔为主,粒间孔次之,晶间孔及粒间溶孔发育较少,喉道类型以片状喉道和弯片状喉道为主,平均喉道半径0.3 μm。根据孔隙度、渗透率、排驱压力及最大进汞饱和度,将盒8段储层孔隙结构分为3类,从Ⅰ类至Ⅲ类孔隙组合类型分别为粒间孔-溶孔、晶间孔-溶孔、溶孔-晶间孔; 孔喉半径分布由单峰型或左高右低双峰型转变为左低右高双峰型,主流喉道半径逐渐变小; 储层物性由好变差,孔隙连通性也逐渐变差。研究区目的层气驱水类型分为3类,分别为均匀驱替、网状驱替和指状驱替,不同气驱水类型的储层,气-水两相渗流束缚水饱和度及两相渗流区宽度差异较大。气-水渗流特征与物性和孔隙结构关系密切,从Ⅰ类至Ⅲ类气驱水由均匀驱替过渡为网状驱替再到指状驱替,两相共渗区域由宽变窄,等渗点由高变低,且束缚水饱和度逐渐增高,渗流能力由强变弱。基于储层渗流规律,预测研究区有利开发区域,为研究区勘探开发提供依据。     

黑龙江多宝山斑岩铜矿赋矿岩体侵位深度及其对成矿的约束

多宝山铜矿是中国北方著名的斑岩型矿床,许多学者对该矿床的成因、大地构造环境、成矿机制等进行了大量的研究,并取得较好的成果。但对矿床保存和后期改造尚缺研究,需要中低温热年代学研究控制矿床的剥蚀深度、阶段和时代,而含矿岩体的侵位深度是先决条件。为了准确确定多宝山铜矿含矿岩体的侵位深度,笔者选取赋矿花岗闪长斑岩体作为研究对象,并利用角闪石-斜长石地质温压计进行成矿深度分析。通过研究得出赋矿花岗闪长斑岩体成岩压力为1.69×108~1.78×108 Pa,温度范围在650~710℃之间,成岩深度为6.36~6.69 km,对于研究矿床剥蚀深度及速率、演化阶段、构造背景等都具有重要的意义。