干湿循环作用下边坡动力稳定性的试验研究和数值模拟

利用试验和数值模拟工具,对干湿循环和地震荷载作用下的边坡力学特性和动力响应规律进行研究,建立有限元边坡模型并进行稳定性分析。结果表明：随着干湿循环次数的增加,土体有效粘聚力逐渐降低趋势,干湿循环过程使得土颗粒的胶结作用被降低。干湿循环作用下,会改变土体的动力特性参数,如最终动剪切应变、初始动剪切模量和阻尼比。在动荷载作用下,使得边坡地下水位线升高,导致孔隙水压力重分布,水压力增高。在干湿循环和动力荷载共同作用下,边坡稳定性系数发生改变。边坡稳定性系数与干湿循环次数呈负相关,最大安全系数降低20%左右。     

我国可燃冰深海探测技术——孔隙水原位采样取得突破

记者22日从国土资源部广州海洋地质调查局获悉,我国“海洋四号”科考船近日采用新研制的“气密性孔隙水原位采样系统”,首次在南海中央海盆4000多米深水水域海底成功获取孔隙水样品。这标志着我国对可燃冰的深海探测技术又取得了新的突破。“气密性孔隙水原位采样系统”由多个高强度抗腐蚀金属材料气密容器纵向排列,通过水下计算机实现对孔隙水采样的全自动监控和采集。该系统近日搭载于“海洋四号”科考船进行海上试验,其最大工作水深超过4000m,沉积物采样深度大于5m,可同时采集11个层位的孔隙水,系统仅在海底停留5分钟,每个层位采水量皆超过100mL,共采集孔隙水1198mL,     

越南海岸九龙盆地和南昆山盆地现今的应力和孔隙压力场

某一地区的应力,或该地区现今的应力场,对斜井或水平井的最佳定位,以及认识油藏特征都是非常重要的。同时地层应力也有助于我们更好地认识地球动力学过程及其对盆地演化的影响。本文在勘探和开发井的基础上,利用很多第一手分析资料对越南海岸九龙盆地和南昆山盆地沉积层的地层应力、孔隙压力等进行了分析。九龙盆地最大水平应力在北部及中央高部位主要呈NNW—SSE及N—S向;南昆山盆地最大水平应力在北部主要呈NE—SW向,而在盆地中部呈N—S向。垂向应力在3500m深处的应力梯度值约为22．2MPa／km,正常压力地层中最小水平应力值约为垂向应力值的61％。孔隙压力变化对水平应力大小的影响,可用因流体生产而引起的枯竭层中的孔隙压力及裂缝测试数据来评价,研究中得到的平均孔隙压力-应力耦合率（△Sh/△Pp）值为0．66。南昆山盆地的最小水平应力值接近于超压区的垂向应力值,这一结果表明地层具有均质性或深部超压地层中可能呈走滑断层的应力状态。     

波浪作用下孔隙海床-管线动力相互作用分析

波浪作用下海床中的孔隙水压力与有效应力是影响海底管线稳定性的主要因素。然而,在目前的海床响应分析中一般将管线假定为刚性,并不能合理地考虑海床与管线之间的相互作用效应,同时也没有考虑土体和管线加速度对海床动力响应的惯性影响,从而无法确定由此所引起的管线内应力。为此考虑管线的柔性,分别采用饱和孔隙介质的Biot动力固结理论和弹性动力学理论列出了海床与管线的控制方程,进而采用摩擦接触理论考虑海床与管线之间的相互作用效应,基于有限元方法建立了海床-管线相互作用的计算模型及其数值算法。通过变动参数对比计算讨论了管线几何尺寸、海床土性参数对波浪所引起的管线周围海床孔隙水压力和管线内应力的影响。     

四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩孔隙特征及演化模式

本文以四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组富有机质页岩为研究对象,通过FE-SEM扫描电镜、高压压汞、低温N_2吸附和低温CO_2吸附相结合的方法对页岩孔隙结构特征进行表征,明确了页岩孔隙发育的主控因素,并探讨了页岩孔隙演化特征。研究认为龙马溪组页岩微观孔隙类型以有机质孔隙为主,页岩气吸附的主要场所是纳米级微孔和中孔。页岩储层孔隙结构主要受控于有机质含量和矿物组分,较高有机质含量、硅质页岩相为有利的孔隙发育条件。页岩中孔隙演化主要是有机孔演化。有机质热演化程度对页岩孔隙的控制作用明显,有机质孔隙度在镜质体反射率约为1.8%时达到最大值,适中的热演化程度对页岩孔隙发育最为有利。     

红树林湿地沉积物硫酸盐-甲烷界面分布特征及其影响因素研究

利用孔隙水化学和稳定同位素化学等方法分析珠江口红树林湿地沉积层孔隙水硫酸根(SO_4~(2-))、游离甲烷气体(CH_4)、总溶解无机碳(DIC)以及δ13CDIC的垂直剖面分布特征.结果显示,孔隙水SO_4~(2-)浓度自表至底呈线性梯度减小,至硫酸盐-甲烷界面(SMI)附近,硫酸盐几乎全部消耗,而CH_4浓度急剧增大,KC1、KC3、KC4、K17和K10等5个站位SMI深度分别为20、50、70、80、50 cm,SMI深度由红树林湿地林间向光滩逐渐增大.同时,孔隙水DIC浓度在该深度明显升高,沉积物发生强烈的甲烷厌氧氧化(AOM)作用.在AOM过程中,由于12CH_4氧化速率较13CH_4快,故引起沉积物孔隙水δ13CDIC偏轻.沉积层中的有机质含量及其活性高低是制约沉积物SMI分布深浅的关键因素,高含量的活性有机质可加速孔隙水SO_4~(2-)再矿化过程的消耗,使得通过AOM作用的SO_4~(2-)消耗通量相应增大.在微生物作用下,部分活性有机质被大量消耗,致使进入沉积物SO_4~(2-)还原带的活性有机质数量相应减少,从而引起部分SO_4~(2-)转为与CH_4发生反应促进AOM作用.     

鄂尔多斯盆地WL地区延长组储层成岩作用与孔隙结构差异成因

为了明确低渗透-致密砂岩储层孔隙结构纵向上差异性的成因。以鄂尔多斯盆地WL地区为例,利用物性测试、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞等分析资料,通过对研究区成岩相的划分和不同成岩相纵向分布差异的分析,对延长组不同层系储层孔隙结构的特征、差异性及其成因进行了探讨。研究表明,研究区延长组主力层系共发育5类孔隙结构,在同一层系内和不同层系之间孔隙结构存在较大差异：上组合长2和长3油层组主要发育Ⅲ_a、Ⅲ_b类孔隙结构;中组合长4+5和长6油层组主要发育Ⅳ_a、Ⅳ_b类孔隙结构;下组合长7、长8和长9油层组主要发育Ⅳ_b、Ⅴ类孔隙结构。随着埋深增加,储层孔隙结构及孔渗条件整体上逐渐变差。研究区延长组储层发育4种成岩相类型,孔隙结构的纵向差异主要受控于成岩相类型的差异分布：上组合大气水淋滤主导的溶蚀作用强,发育不稳定组分溶蚀相和绿泥石胶结相为主的成岩相类型,形成的孔隙结构以相对较好类型为主;中组合胶结作用强,发育绿泥石胶结相和碳酸盐胶结相为主的成岩相类型,形成的孔隙结构以中等类型为主;下组合压实和胶结作...     

利用SEM照片获取土的孔隙结构参数

以土工实验和计算机图像处理技术为基础, 探讨利用SEM照片获取土的孔隙结构参数的方法, 并以重塑粘性土为例进行实证分析.为获取孔隙结构参数, 首先分3个步骤对土样的SEM照片进行图像处理: 即照片格式转换、颗粒边际线探测和颜色充填; 然后针对黑白二元图像测算孔隙结构参数.从设计制备的重塑粘性土的三轴试验样品中, 选择了12个不同水分状态和密度状态的样品, 经风干和烘干后, 进行SEM测试, 每个样品拍摄了3个尺度的SEM照片, 放大倍数依次为500倍、1000倍、2000倍.之后, 对所获得的SEM照片进行了图像处理分析, 计算了相应的平面孔隙比和平面孔隙率.数据分析表明: SEM照片测算的孔隙参数与通常三相图计算的孔隙参数有关联, 测算数据可以反映土的孔隙结构特征; 样品的不同脱水方式对SEM照片测算的孔隙参数有影响, 与三相图法计算数据相比, 风干土样测算的数据略有偏大, 烘干土样测算的数据偏小; 同一土样不同比例尺的SEM照片测算出的孔隙参数有所不同, 邻近三相图法计算结果上下波动; 利用SEM照片提取土的结构信息是可行的, 对SEM照片进行图像处理分析是获取土的孔隙结构参数的有效办法.      

珊瑚颗粒孔隙结构及渗流特性分析

珊瑚砂的孔隙结构对珊瑚砂的力学性质和渗透特性影响显著,采用高分辨率计算机断层扫描仪（computed tomography,简称CT）对珊瑚砂颗粒进行了扫描,建立了珊瑚砂颗粒的三维孔隙结构模型,并对孔隙的直径、体积、紧密度、球度进行了定量分析,采用数值模拟方法探究了松散堆积珊瑚砂及单颗粒珊瑚砂内孔隙结构的渗透特性。试验结果表明：孔隙数量随着孔隙直径的增加显著减少,且微孔数量较多,大孔数量较少;孔隙的直径与紧密度之间为幂函数关系,与球度之间则表现为线性关系。渗流分析结果显示,松散堆积珊瑚砂的渗透能力显示出各向异性,Z方向的绝对渗透率小于X、Y方向。珊瑚砂颗粒内的孔隙渗流速度较慢,不同颗粒之间渗流能力差距较大,部分颗粒不能发生渗流,且颗粒内孔隙的绝对渗透率仅占总绝对渗透率的1.26%。     

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.