实时高温富有机质页岩变角剪切力学特性及应变场演化研究

原位注热开采富有机质页岩是复杂的固流热化学耦合过程,矿层热解过程中采场和井筒均受到剪切力作用,而高温作用后与实时高温作用下页岩的力学响应规律是截然不同的。为了研究实时高温作用下页岩剪切力学特性和变形演变规律,设计了实时高温岩石变角剪切试验系统,结合声发射和数字图像相关技术,对不同温度和剪切角度下页岩的抗剪强度和变形场分布特征进行了深入研究。研究结果显示：首先,随着温度的升高,页岩表现出由脆性破坏向延性破坏的转化,而抗剪强度随着剪切角度的增大呈减小趋势;然后,页岩的抗剪强度随温度的升高呈现“V”字形变化趋势,400℃后其抗剪强度降至最低（2.93MPa）,可将该温度点视为页岩剪切特性的阈值温度;当温度超过400℃时,页岩内部矿物晶格的转变使得其抗剪强度继续增大;最后,常温～600℃范围内页岩在剪切过程中的应变场演化可以分为两个阶段：常温～400℃,页岩在剪切破坏时沿层理结构形成一条明显的应变局部化带,沿着该局部化带发生直接剪切破坏;400～600℃范围内,页岩表现出明显的应变软化特征,沿各层理间发生相互“错位剪切”,不再以沿层理结构直接发生剪切破坏,表现为渐进剪切破坏特征。     

基于等效质点峰值振动速度的高铁线路周边建筑结构振动评价研究

高速铁路列车运行过程中产生的振动波对沿线建筑结构的影响不可忽视,适用于高速铁路线路周边建筑结构的振动评价方法具有重要工程意义。首先,基于萨道夫斯基公式与简谐激励作用下建筑结构响应的原理,建立了等效质点峰值振动速度（peak particle vibration velocity,简称PPV）计算式;随后,开展现场土体监测试验,分析了振动信号质点峰值振动速度的衰减特征,并通过小波包变换分析振动信号的频带能量特征,理论计算得出了等效PPV;最后,以现有交通振动作用下建筑容许振动值为评价标准,进行高速铁路线路周边建筑结构的振动安全评价。结果表明：除局部放大程度显著的位置外,高架桥桥墩地基中高铁振动波质点峰值振动速度衰减公式对实际质点峰值振动速度的整体拟合结果较好;基于等效PPV的振动评价方法发现,在振源距45 m处,G924次列车的0～10 Hz等效PPV值大于1 mm/s,超过了振动敏感和具有保护价值建筑的振动容许值;与现有振动评价相比,等效PPV的振动评价方法具有振动敏感性大、可针对特定建筑结构进行振动控制、可在高铁线路周边建筑选址前进行振动评价等优点。     

番禺A地区时深转换速度精细研究及应用

番禺A构造评价井在钻探后发现圈闭形态与钻前认识存在较大的差异,分析认为主要原因是受中浅层速度异常影响。为此,打破传统的速度建模和校正方法,提出了一种适合于本目标区的速度校正和变速成图方法。该方法从井资料出发分析速度异常产生的原因,进而将速度异常与地震数据振幅属性巧妙结合,获得带有地质意义的速度异常校正趋势面和校正后的层速度。所得深度构造图误差在5 m以内,有效落实了圈闭形态,为后续有同样地质背景的构造落实提供了一定的借鉴意义。     

黏弹介质槽波超前探测数值模拟与波场分析

目前常用槽波超前探测掘进工作面前方隐伏断层,而实际煤层具有黏弹性,对槽波有吸收衰减作用。为研究黏弹煤层介质中槽波超前探测的波场特征和传播规律,基于Kelvin-Voigt一阶速度-应力方程,建立了三维含断层煤系地质模型,进行了三维有限差分数值模拟。结果表明：黏弹介质中反射槽波能量衰减大,其传播与衰减特征比完全弹性介质更符合实际煤层反射槽波传播特征。煤层Q值越大槽波超前探测效果越好,煤层Q值过小时,槽波超前探测效果差,可利用x分量的反射横波与z分量的P-S波超前探测。断层落差小于煤厚时,y和z分量的槽波超前探测效果都较好;落差大于煤厚时,可利用y分量进行槽波超前探测。断层夹角大于60°时,可利用y和z分量进行槽波超前探测;夹角小于60°时,可利用x和y分量进行槽波超前探测。研究结果可为煤矿槽波超前探测提供理论支持。     

河间潜山地热资源开发方案数值模拟

古潜山地热资源具备岩溶孔隙发育程度高、热储面积厚度大、地热水储量大的优点。冀中坳陷内古潜山分布密集且地热资源丰富, 河间潜山位于冀中坳陷饶阳凹陷中东部, 具有良好的地热地质条件, 开发潜力巨大。本文基于河间潜山及其周缘地区测井资料、岩石热物性并进行了计算, 发现其地温梯度为29.8 ℃/km到44.5 ℃/km之间, 平均值为40.7 ℃/km。大地热流值介于64.8~80.6 mW/m2之间, 平均值为 73.4 mW/m2。通过水热耦合模拟方法模拟选定的地热资源有利区的温度变化, 结果发现河间潜山合理的开采井距为800 m, 合理开采量为60 L/s, 回灌温度为35 ℃, 总可开采量为6.32×1016 J, 单年可开采量为 6.32×1014 J, 可供暖面积为1.22×106 m2, 对于冀中坳陷潜山地热资源的开发利用具有一定的指导意义。     

近地表隐伏断层地震波场响应特征与初至波成像应用研究

近地表隐伏断层直接影响工程安全施工。通过构建浅覆盖层下方陡立界面断层数值模型,分析近地表隐伏断层地震波场的传播与转换规律。通过工程实测数据验证了数值模拟波场响应特征的可靠性,并利用初至波走时层析成像技术对地下介质波速进行成像。研究结果表明：(1)初至波转换形成的断点绕射波具有1频率升高、速度突变的特点,可清晰指示测区内断裂带的存在,可作为现场数据采集时断层的直观反映;(2)工程实测中通过原始波形到时、频率信息可初步判断断层的存在,基于射线追踪的初至波层析成像结果与后期钻孔揭露情况基本吻合,说明初至波层析成像在浅层地震勘探中的实用性;(3)接收测线排列内布设震源的方式,两侧震源延拓距离短,无需额外为震源激发提供场地,在工程施工中具有经济、快速、高效的特点,可作为野外复杂地表条件地下浅层结构探测的有效观测系统使用。     

建场测深法在新疆布尔津盆地油铀勘探中的应用

为明确位于新疆北部的布尔津盆地的资源状况,以实际采集数据为基础,采用建场测深法成果剖面研究了该盆地的地层地质结构,并对深层油气及浅部砂岩型铀矿进行评价。通过利用已知测井电阻率曲线模拟计算不同深度的电磁信号频率响应,论证了该方法探测从浅层第三系到深部石炭系的采集参数和工作方案;在数据处理成果的基础上,结合研究区已知地层物性特征,推断沿线的地质结构,揭示了布尔津凹陷的结构及下二叠统卡拉岗组、上石炭统哈尔加乌组、上石炭统恰其海组地层的分布,认为哈尔加乌组是本区有潜力的烃源岩。同时利用电阻率及双频相位属性对研究区浅部第三系砂岩型铀成矿条件进行分析,其结果与附近已知矿点情况吻合。本文提出的方法可为类似地区进行多种矿产资源勘探提供技术参考。     

南海神狐海域水合物一维速度结构研究： 基于中—低饱和度水合物区的约束

高精度OBS探测作为目前研究水合物的常用技术手段,可以获取水合物矿体精细速度结构,在研究天然气水合物饱和度、水合物资源的预测与开发等方面具有重要指导意义。然而正演模拟OBS速度结构是繁琐漫长的过程,构建合理的初始模型是后续精细结构快速成像的重要前提。本研究基于全球18个已探明地震波速度的水合物区,分析了水合物矿体内纵波速度的共性特征和影响因素,拟合了水合物矿体带纵波速度与海水深度、沉积物厚度的经验公式。综合经验公式、OBS数据与多道地震剖面,建立了神狐水合物区横向均匀初始模型,并通过射线追踪与走时拟合模拟了神狐海域的一维纵波速度结构。结果表明,神狐水合物矿体带具有高纵波速度(1.83~1.92 km/s）,游离气层具有低P波速度（1.60~1.70 km/s）,此外,基于全球的水合物速度经验公式对神狐海域速度结构模拟具有重要参考意义,有望为获取神狐海域二维/三维精确速度结构提供可靠的初始模型,进而指导水合物精细勘察与资源评估。     

接收函数和面波频散联合反演广西北流MS5.2级地震震源区地壳速度结构

华南陆块属于比较稳定的陆块,地震活动不论是强度还是频度都比西部和华北地区弱很多,2019年在广西北流与广东化州交界处发生的M_S5.2中强地震为探讨华南板内中强地震成因提供了理想场所。本文计算了北流地震震源区布设的7个宽频带流动地震台站、120个短周期流动台站和4个固定台站的远震P波接收函数,结合前人在该区域的面波频散曲线,采用线性阻尼最小二乘反演算法联合反演了研究区地壳三维S波速度结构。得到如下结果:（1）研究区S波速度具有明显横向不均匀性,上下地壳速度在断裂附近存在明显差异性,新丰断裂南侧及东侧上地壳整体S波速度较高;（2）石窝断裂附近存在一条NW向连续性较好的低速带,震中区位置10km深处存在明显局部高速异常,并随着深度减小异常逐渐增加,在浅处其与焦林断裂和新丰断裂附近的高速异常汇聚成一条NNE向连续异常带;（3）结合研究区地质调查结果和余震分布,震中区的局部高速异常可能是NW向石窝断裂南西盘发生右行走滑,并受到新丰断裂高速体的限制和互相作用发生了应力积累,从而引发此次中强地震;（4）地壳厚度泊松比反演结果显示研究区存在NE向明显地壳增厚（26～30 km）,...