膨胀土干湿循环胀缩裂隙演化的CT试验研究

对南阳重塑膨胀土在干湿循环过程中裂隙的演化进行了CT试验研究，试样的CT图像显示了原有裂隙开展，新裂隙产生，裂缝数量增加并连通，最后形成裂隙网络的过程。定义了基于CT数据的裂隙损伤变量，分析了裂隙损伤变量随累计干缩体变的变化规律。     

深部破裂空间延伸长度的地震波CT解释

前期对坝址区发育深部破裂位置进行纵向和横向勘探,均是点、线上的揭露,深部破裂在空间上的延展情况未切实查明,尤其对于隐蔽性较大的、出露条件不好的硐段,往往前期很难全面揭示。依平硐揭露深部破裂为基础,采用地震波CT成像技术,提出以地震波速(小于4 500m/s)、断层作为终止边界的综合辨识方法。     

单轴条件下砂岩三维破裂过程的CT观测

岩石破裂过程研究一直是岩石力学专家关注的重要问题。本文采用特制的三轴压力仪与医用西门子SOMATOM -plusCT扫描仪结合 ,对砂岩进行了室内单轴压缩试验。通过对砂岩的CT图像和密度损伤增量与应力关系曲线分析 ,结果显示 ,砂岩的破裂演化过程可分为初始损伤的压密、裂纹出现扩展、裂纹归并分岔、裂纹重分岔扩展以及裂纹惯通宏观破坏等五个阶段。在初始损伤的压密阶段 ,砂岩的密度损伤增量为正值 ,速率也为正 ;在裂纹出现扩展阶段 ,砂岩出现局部密度损伤增量减小 ,并随应力增加而由正值转为负值 ,速率也由正变负 ;在裂纹归并分岔阶段 ,砂岩的密度损伤增量全为负值 ,速率也变快 ;在裂纹重分岔扩展阶段 ,砂岩的密度损伤增量继续变负 ,但速率变慢 ;在裂纹惯通宏观破坏阶段 ,砂岩的密度损伤增量继续变负 ,速率变的更快。     

鄂尔多斯盆地南梁-华池地区长8储层微观孔喉结构差异及成藏意义

南梁-华池地区位于鄂尔多斯盆地的湖盆中心,长8层紧邻上部优质烃源岩,是鄂尔多斯盆地勘探开发的重点层系之一。为探究该区不同物性储层微观孔喉结构特征及差异,通过铸体薄片、扫描电镜、高压压汞、恒速压汞等方法,系统研究了南梁-华池地区长8₁储层微观孔隙结构,对比分析了研究区不同物性样品微观孔喉结构差异及其成因。研究结果表明,南梁-华池地区长8₁储层微观孔隙结构复杂多样,微观非均质性较强;随着渗透率的增大,孔喉变异系数、分选系数越大,微观均质系数越小,储层微观非均质性越强;渗透率大于1 mD的储层,大孔喉数量相对较多,连通孔喉半径比、迂曲度较小,孔喉结构多呈“通道型”型,渗透率贡献率主要依靠少数半径大于6μm的连通喉道,而渗透率小于1 mD的储层,连通孔喉半径比较大,孔喉结构多呈“束口袋”型,渗透率贡献率主要由其喉道半径峰值区间的小喉道决定。不同储层物性的微观孔喉差异主要由沉积、成岩差异而形成的。研究区水下分流河道、河口坝主砂带沉积粒度相对较粗,孔隙衬里状绿泥石薄膜发育,薄膜厚度可达10～25μm,可增加岩石颗粒的抗压强度和抑制后期碳酸盐、硅质胶结,有...     

原生煤岩组合体界面力学效应数值模拟研究

原生煤岩组合体界面是非均质的且包含大量复杂的微观结构。为透明求解非均质煤岩界面导致的复杂物理场,采用工业CT对原生煤岩组合体试件进行了扫描试验,重构了原生煤岩组合体界面三维模型,计算了非均质煤岩界面的分形维数;基于此建立了原生煤岩组合体数值模拟模型,模拟分析了单轴压缩条件下原生煤岩组合体的应力及损伤特征,并通过煤岩组合体单轴压缩试验结果验证了数值模拟规律的可靠性。研究结果表明：原生煤岩组合体界面具有复杂的微观结构且具有分形特征,分形维数能够反映界面宏观形态;单轴压缩状态下,原生煤岩组合体中垂向应力呈非均匀分布,煤岩界面的存在会在煤体中派生水平压应力,在岩石中派生水平拉应力,煤岩界面附近水平应力呈拱形分布;原生煤岩组合体的损伤破坏主要发生在煤体中,煤体的损伤首先发生在远离界面的煤体中并逐渐向界面处扩展,界面分形维数与试件出现初始损伤对应的轴压呈正相关;由于煤岩界面压应力拱的存在导致原生煤岩组合体整体的强度高于煤体,破坏后的煤体呈拱形分布。预期研究结果对于煤岩动力灾害防治具有一定意义。     

三轴条件下软岩变形破坏过程的CT图像分析

采用X射线CT方法对一种软弱粉砂岩在三轴压缩条件下的变形破坏过程进行了实时观测,获得系列CT图像。软岩破裂成核现象在远离强度峰值前发生,完整岩石试件裂纹从外向内传播,裂纹演化基本方式表现为扩张和扩展的交替性。软岩屈服现象的本质是CT尺度裂纹演化,裂纹演化是软岩在峰值强度前的主要细观过程。     

西安地区含水系统释水压密效应及微结构变化

西安地区诱发地面沉降地裂缝灾害最主要的因素是过量开采地下水。承压水地下水头下降引起的含水层骨架有效应力增加,粘性土释水压密一方面造成了地面沉降地裂缝灾害;另一方面引起含水层孔隙率、储水系数、渗透系数等水文地质参数的变化。笔者选取西安地裂缝最活跃的F4号地裂缝两侧钻孔岩心进行了压密CT扫描,获取了300m以浅地层粘性土在不同压力(水头下降幅度)条件下的空隙大小的微结构变化,并建立了渗透系数与微结构变化耦合关系。结果显示:在地下水开采引起的土层应力增加过程中,大孔隙度、长孔隙度会随着压力增加而明显降低,地裂缝上盘和下盘含水层大孔隙分别降低了39.05%和9.22%,不利于水分在孔隙间运移,中小孔隙度基本保持不变或略有上升;渗透系数随压力的增加呈现出减小趋势,最大下降幅度为71.08%,且随深度增加含水层渗透系数减小幅度逐渐降低。研究结果对于科学评价和预测西安地区地面沉降地裂缝地质灾害具有指导意义。     

地下洞穴在孔间电磁波法CT上的反映特征及洞径计算公式

电磁波法CT技术是利用大量的电磁波能量信息,进行专门的反演计算,得到测区内岩土体吸收系数分布规律。与其它方法相比,使用这种方法探查地下洞穴的分布、形态及连通性,分辨率较好、效率较高、空间位置准确。在岩溶发育地区进行工程勘察,采用常规钻探与电磁波法CT成像相结合的方法,可消除工程隐患。目前,对异常的认识和定量解释还停留在看图识字阶段,准确地进行解释是非常困难的。通过模拟计算,得出了地下空洞和充填洞穴在电磁波CT图像上的反映特征及洞径计算公式,经过多个工程的应用和钻探检验,效果较好,对实践具有指导意义。     

基于CT扫描的含非贯通节理3D打印试件破裂规律试验研究

传统岩石钻孔取芯制备的试件存在同批次内部结构不明确、力学性质差异大等缺点,而插缝法制备试件存在预制节理产状不易控制、精度低、周期长等缺点。3D打印技术克服了传统试件制备方法的不足,但试件存在强度低、塑性高的缺点。采用3D打印技术制作了无节理完整试件A-1-1和非贯通平行四节理试件B-1-1,并进行了真空干燥处理和单轴压缩试验,对试件B-1-1进行了CT扫描试验和内部裂隙三维重构。获得了单轴压缩后该试件的应力-应变曲线、表观破裂模式和试件B-1-1内部裂隙的分布情况。试验结果表明:试件A-1-1的应力-应变曲线与未干燥试件的对比说明真空干燥可提高试件强度减小塑性变形,为3D打印试件在岩石力学领域的适用性研究提供参考;试件A-1-1的应力-应变曲线与煤岩对比,表观破裂模式与中砂岩的对比均相似,说明3D打印试件可用于类似岩石的力学研究;单轴压缩条件下"翼形扁颈漏斗状"破裂模式是使非贯通平行四节理试件失去承载能力的主要破裂模式,其裂隙产生、扩展、贯通演化规律表现为复杂的拉剪组合演化,且内部破裂模式与表观破裂模式存在很大差异,表观破裂模式不能准确表征内部破裂模式。     

地球物理勘探在探测煤矿采空区覆岩“两带”中的应用

介绍了地质雷达法、电磁波CT成像法及瞬变电磁法在探测煤矿采空区覆岩“两带”的应用。认为地球物理勘探方法在观测钻孔不足或冲洗液消耗量法不能顺利进行时能有效地探测煤矿采空区覆岩“两带”,特别是瞬变电磁法有分辨率高,抗干扰性强的特点,值得推广。