微生物-CMC无固相钻井液固壁作用与机理初探

松散破碎性地层孔壁失稳一直是困扰钻探工程界的难题之一,增强该类地层的胶结性,提高其力学性能是有效解决孔壁失稳的技术关键。本文将微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术与CMC无固相钻井液相结合,构建微生物-CMC无固相钻井液体系。通过岩心浸泡实验、X射线衍射实验（XRD）以及扫描电镜分析两种微观分析手段对微生物-CMC无固相钻井液的固壁作用与机理进行了初探。结果表明：微生物-CMC无固相钻井液对松散破碎性地层具有较明显的加固作用,且作用时间越长,初始菌种浓度越高,钙源浓度越大,固壁效果越好。在固壁过程中,微生物随钻井液渗透进入试样内部,在松散颗粒之间诱导生成碳酸钙晶体,填充孔隙空间,将松散颗粒胶结成整体,并具有一定的力学强度,从而达到加固孔壁的目的。本研究结果为解决松散破碎性地层孔壁失稳提供了新的钻井液技术方案。     

冲击地压关键层远程区域水力压裂防治技术

针对我国目前冲击地压防治工程人员身处冲击危险区域,无法实现区域先行、超前治理的局面,论文提出了矿井冲击地压关键层远程钻孔水力压裂防治技术。分析了我国冲击地压矿井的地质条件和近几年重大冲击地压灾害的特点,认为华北石炭—二叠系煤田和侏罗系煤田很多冲击地压煤矿煤层上覆地层,普遍发育厚层坚硬的砂岩关键层,能量的释放符合冲击地压形成的“3因素”理论。经论证,关键层脆性强,硬度大,易于压裂,利用水力压裂法解除地应力是合适的;井下长钻孔、地面深孔和地面导斜钻孔的施工技术和钻孔水力压裂技术已成熟,实现远程钻孔水力压裂区域性的防治冲击地压是可行的。工业性试验显示,井下长钻孔顺层分段水力压裂长度可达800 m,水压可达40 MPa,裂缝半径为40 m;地面垂直钻孔分段压裂深度可达3000 m,压裂段高>100 m,压力达80 MPa,裂缝半径为100~200 m;地面导斜钻孔水平顺层段长度达1000 m,压力达80 MPa,裂缝半径为100~150 m;压裂前后煤体应力或支架压力的检测数据对比显示,压裂后的应力较压裂前降低了10 MPa以上,满足区域治理的要求,钻孔远程水力压裂在防治冲击地压上较传统方法具有显著超前优势、区域优势、效率优势、安全优势和环保优势,可以做到冲击地压防治区段的无人化,满足区域先行、超前治理的国家要求。     

Kelvin-Voigt黏弹性介质井孔声场有限差分数值模拟与波形特征

岩石介质具有黏滞性,黏弹性介质模型相对于弹性介质模型更为接近岩石介质的真实情况。根据Kelvin-Voigt黏弹性单元体模型本构关系,推导了柱坐标系下各向同性黏弹性介质时间域交错网格有限差分方程,进行了黏弹性介质井孔声场的数值模拟。模拟结果表明：品质因子和声源中心频率对黏弹性介质中的井内外声场均有影响：井外声场和井内声场的衰减均随品质因子的增大而减小,井外声波和井内反射波振幅随之增大;井外声场的衰减随声源中心频率的增大而减小,井外声波振幅随之增大,井内声场的衰减随声源中心频率的增大而增大,井内反射波振幅随之减小。     

SEISMIC IMPACT LOADING IN INELASTIC TENSION-ONLY CONCENTRICALLY BRACED STEEL FRAMES: MYTH OR REALITY?

Tension-Only Concentrically Braced Frames (TOCBF) exhibit deteriorating pinched hysteretic behaviour during strong earthquakes. Slender braces transit between an elastic buckling state, a restraightening state, in which they carry almost no load, an elastic tensile loading state as they are suddenly taut and, finally, a tensile yielding state. It has long been suspected that the sudden increase in tensile forces in the braces of TOCBSF creates detrimental impact loading on the connections and other structural elements. No experimental evidence, however, has been provided so far to confirm, or to quantify, this impact phenomenon. This paper addresses this issue through shake table tests of half scale, two-storey, TOCBF models. By normalizing the hysteresis loops of braces obtained from shake table tests to the yield strength of steel obtained from quasi-static tests, the increase in tensile forces in the braces was obtained. Results of dynamic tensile tests on steel coupons under similar strain rates as observed during the shake table tests showed that this increase in tensile forces is not the result of impact, but is rather caused by a yield strength increase of the steel under high strain rate. A procedure is proposed to estimate and account for this increase in tensile forces in the braces at the design stage.     

2004年印尼8.7级强震前昌黎台的远场电性异常特征探讨

分析了在2004年12月26日印尼8.7级地震前河北昌黎台记录到的自然电位及电场异常, 结果显示昌黎台自电位、 电场正常时段观测到的半日、 半月潮汐波周期变化在震前1个多月发生畸变, 周期消失, 变化幅度相应减小, 震后快速恢复, 且潮汐波记录比震前正常时段更加清晰。 该台地电阻率的观测结果显示起始下降变化比较平缓, 震前一周左右, 变化加剧, 出现多次阶变。 究其原因, 在强震发生前断层的蠕滑作用导致孔隙压力变化, 产生一种可以在岩石中传播的应变波, 由于台站下方岩土层对小应变信号具有很好的放大作用, 所以记录到了这种小幅度的应变波, 也就是远场的静态应变效应。 随着地震临近, 应力作用加强, 远程应变波引起台站下方水位、 水化学性质以及岩石孔隙度、 渗透率等的改变, 导致电阻率、 电场大幅度的阶变, 这反映了远场应变波的动态效应。 当然就异常幅度而言, 应变波的效应还嫌弱一些, 因此昌黎台异常变化可能还叠加了震源区激发的电磁波。     

用GPS时间序列获取中国大陆微动态应变场

基于中国大陆GPS观测在国际地球参考框架（ITRF）获得的站点位置,由三角形法通过反演逐年推算中国大陆年微动态应变场. 结果显示,研究区年微动态应变场大致以南北地震带为界. 西部地区存在方向大体一致的年主压应变优势分布方向, 方向自西向东、 由近南北向转为北东向,与近代应变场的方向一致,表明西部地区变形主要是由印度板块向北推进和西伯利亚地块相对南推形成的,且整体上仍是新构造运动的继承;东部大部分地区不存在年主应变的优势分布方向.年最大剪应变在不同地区差别很大,变化范围从4.13times;10-8~7.0times;10-10, 总体上西部大于东部. 同一区域年最大剪应变的多年变化表明,西部变化大,东部变化平缓. 年面膨胀显示,研究区大部分为压缩区,且同一区域的多年变化平缓.      

GPS地壳形变监测网应变解算方法与程序设计

分析了在平面直角坐标系和大地坐标系内解算应变的方法及其特点,并以Matlab为开发平台,研制出一套在平面直角坐标系和大地坐标系中解算应变的程序GPSstrain。利用GPS监测网测站位移(速率),该程序能够解算剪切应变(γ1、γ2)、面应变、块体旋转、主应变及其方向、最大剪切应变及其方向,同时也可解算出这些应变分量的误差。另外该程序还具有高斯投影解算功能,根据各测站坐标能够自动形成所有的Delaunay三角形,并以图形方式显示。最后以实际算例给出了该解算程序的部分结果,并进行了初步的分析和讨论。     

用GPS位移资料计算应变方法的讨论

目前使用相同或类似的GPS资料求应变,不同研究者给出的结果会有显著差别。为此,对用GPS位移(或速度)资料计算应变(或应变速率)的方法进行了研讨。分析后认为,应变计算可以归结成两大类第一类是利用测点附近资料直接求微分或微分的加权平均值的直接计算法;第二类是用解析曲线拟合观测的位移,然后根据该曲线提供的总的趋势求测点的微分值的位移拟合法,这类方法在拟合中又可以分成整体拟合和分片拟合两种。应变计算应该在球面坐标系下进行,根据研究对象和要求,选择适当的方法。     

四川地震辐射能量和视应力的研究

利用成都数字地震台网的波形记录资料,研究了四川地区地震辐射能量〖WTHX〗E〖WTBZ〗s、σapp视应力等震源参数及相互关系.对时域波形数字记录首先进行数据处理,包括带通滤波,快速富氏变换,扣除仪器幅频特性;经反变换,回到时间域,给出数字波形时间序列,选取所有方向的整个p波和s波段数据;二次变换到频率域内计算速度和地动位移的功率谱积分,进而求得各台站记录的地震波辐射能量和视应力等震源参数.研究了2000年5月到2004年8月成都数字地震台网记录的224个3级以上地震的震源参数.四川地区地震辐射能量〖WTHX〗E〖WTBZ〗s与地震矩M0,应力降Δσ与视应力σapp,视应力σapp与震级ML大体成正比.其中地震视应力σapp与震级分布数据较宽,地震视应力与破裂尺度ra的关系也较分散.同时研究了四川地区近年视应力σapp的空间分布.方法是将计算的σapp值在一定空间邻域内作平均,从而绘出等值线.分析结果表明,σapp值的相对高值区分布在四川南部的川滇交界和北部的川甘交界一带.同时研究了四川地区地震视应力值的时间分布.最后对中小地震视应力σapp及其他震源谱参数的意义作了讨论.     

SLJ-100DH型井下数字三分向力平衡加速度计装置研制

介绍了新研制的井下数字三分向力平衡加速度计装置技术性能、工作原理,分析讨论了仪器的特点。