岩石单颗粒压缩破碎的数值模拟分析

岩石颗粒破碎是影响粒状材料剪切强度和变形的最主要因素, 岩石颗粒破碎并不是想象的那么难, 像花岗岩颗粒有时在很小的压应力作用下就可以破碎。岩石单颗粒破碎的物理试验结果常常很离散, 完成大量单颗粒破碎的物理试验费时费力不现实, 采用离散单元法(Discrete element method, DEM)PFC软件模拟单颗粒压缩破碎试验, 既能克服单颗粒破碎物理试验的缺陷, 又能解决单颗粒破碎物理试验工作量大的难题, 是研究单颗粒破碎的理想选择。基于DEM的软件PFC2D, 将粒径为0.075～0.1245mm的基本粒子捆绑成不同粒径的单颗粒, 模拟岩石单颗粒压缩破碎试验, 观察颗粒破碎演化过程, 统计单颗粒破碎强度。计算单颗粒压缩破碎后颗粒分布的分维, 验证单颗粒破碎强度的分形模型和单颗粒破碎强度的尺寸效应。文中引用玄武岩单颗粒破碎试验结果, 与单颗粒破碎的离散单元模拟结果进行比较, 验证单颗粒破碎强度的尺寸效应和修正的Weibull理论的离散单元模拟结果。     

九宫山地带性土壤颗粒中粘粒矿物的特征

以湖北省九宫山的4种垂直地带性土壤(基带棕红壤、山地黄红壤、山地黄棕壤和山地草甸土)为材料,分离不同粒级的土壤颗粒(<2000 nm、450~2000 nm、100~450 nm和25~100 nm),并对各粒级颗粒的矿物组成进行分析,揭示山地土壤中粘粒矿物的演变特点。结果表明,随海拔升高,土壤中针铁矿、赤铁矿和高岭石减少,伊利石、1.42 nm矿物和三水铝石增加。随粒径减小,土壤颗粒中粘粒矿物组成和结晶状况发生明显变化,其中1.42 nm矿物、高岭石和伊利石减少,其结晶度变弱,而针铁矿和赤铁矿增多。土壤随山体海拔升高,三八面体矿物增加,二八面体矿物减少;而随颗粒粒径的减小,此变化规律反之。     

中国海相碳酸盐岩油气储层基本特征

中国在碳酸盐岩油气勘探中相继发现了陕中气田、轮南—塔河油田、塔中油气田、川东北大气区等大型油气田。这些发现揭示了非均质性强的碳酸盐岩储层,主要有4种类型:台缘生物礁(滩)、岩溶风化壳、白云岩和台内颗粒滩四大类储层。中国的台缘礁滩储层主要有两类,一类是面积小的孤立状的塔礁(川东和川东北),另一类是连片分布似层状的台缘礁滩复合体。岩溶风化壳储层依岩溶成熟度和构造型式有三种,即克拉通内岩溶老年期的低幅度地貌层状白云岩储层,岩溶壮年期的高幅度地貌非均质裂缝-洞穴单元储层,以及断块掀斜翘倾的岩溶青年期独立岩溶储层。有油气前景的白云岩储层主要为三类:与蒸发台地相关的准同生白云岩,埋藏成岩作用白云岩和生物成因白云岩。台内颗粒滩主要有两类:即白云石化颗粒滩和裂缝性颗粒滩储层。中国的碳酸盐岩分布广,达300km2,四大类储层发育良好,除已发现油气的四大盆地外,相信不久的将来在中国南方和羌塘地区古特提斯域碳酸盐岩沉积区将取得大的突破。     

基于Cosserat连续体的颗粒破碎影响研究

颗粒破碎对颗粒材料宏观力学行为有重要影响。 结合Hardin的破碎经验公式,将表征破碎程度的破碎参量与Cosserat连续体的内部长度参数相关联,形成一个基于Cosserat连续体且能考虑颗粒破碎的弹塑性模型。数值算例主要考察了颗粒破碎对颗粒材料承载能力、塑性应变及局部化行为的影响,数值结果表明,颗粒破碎主要发生在剪切带内,颗粒破碎使得剪切带明显变窄且剪切带内外等效塑性应变梯度明显增大。     

孔隙率、级配参数对粉土双轴压缩性状影响的颗粒流分析

针对颗粒流法中颗粒几何参数等对土体宏观力学性质的影响进行了数值模拟,并将数值模拟结果与室内模型试验验证进行了对比。对二维、三维下土体级配及孔隙率进行了理论分析,并提出二维数值试样颗粒数目及孔隙率转换公式。采用PFC2D软件进行了6组参数验证及24组交叉对比（含4组级配、3组孔隙率及2类接触模型）双轴压缩试验。结果表明：孔隙率对土体力学性质的影响大于级配;随着孔隙率增加,土体强度峰值逐渐降低,对应轴向应变增大,体应变则由剪胀性逐渐向剪缩性过渡。当孔隙率较低时,采用线性及Hertz-Mindlin (H-M)接触模型得到的模拟结果均较接近;而当孔隙率升高时,建议采用H-M接触模型,以更好地反映土体到达强度峰值后产生的后续剪胀效应。     

辫状河型冲积扇片流带特征与支撑砾岩成因研究

冲积扇砂砾岩油藏是准噶尔盆地勘探热点,尤其是玛湖凹陷特大型砂砾岩油藏的发现,更加表明砾质冲积扇储层研究的必要。选取白杨河冲积扇为研究对象,对砾质辫状河型冲积扇内部片流带以及支撑砾岩的沉积特征和分布规律进行研究,结果表明:1）扇内片流带沉积介于扇根补给水道与扇中辫状水道沉积环境之间,与二者呈过渡接触,片流带规模可达千米级别,内部支撑砾岩的发育改善了片流带储层物性;2）识别出三类支撑砾岩,分别是片流支撑砾岩、沿层理面发育的支撑砾岩以及沟槽底部支撑砾岩,前两者均为超临界水流淘洗成因,后者则为径流改造成因;3）片流支撑砾岩发育于片流沉积,具有较好的成层性以及较高的线密度;沿层面发育的支撑砾岩发育于辫状沟槽沉积环境,形态受限于沟槽规模,可与交错层理砾岩匹配形成大规模优质岩相组合;沟槽底部发育的支撑砾岩发育于辫状水道底部,规模小但连通性好。综上,基于野外露头片流带以及支撑砾岩研究可以为井下砂砾岩油藏开发提供理论支撑。     

龙首山岩群成岩时代探讨

文中利用颗粒锆石 U- Pb法获得了龙首山岩群奥长花岗岩 2 0 15± 16 Ma的上交点年龄和 4 5 2±16 Ma下交点年龄 ,上交点代表成岩的时代 ,下交点揭示的为广泛发育的加里东期同碰撞热构造事件 ;结合 Sm-Nd、Rb- Sr法的年龄数据和区域地质对比 ,认为龙首山岩群成岩时代属古元古代 ,它反映的是华北陆台除 2 5 0 0 Ma和 180 0 Ma之外 ,又一重要构造 -热事件     

Einstein床沙质输移理论的再研究——关于细颗粒床沙质输沙率的计算

本文对Einstein输沙模式进行了简化处理.在此基础上,通过严格的数学推导,求出了Einstein床沙质挟沙能力公式中的J₁、J₂及p积分,从而给出了Einstein床沙质输沙函数的解析关系.通过与数值解的比较,表明本文的结论是正确的.由于本文所给的解析结果较简单,所以使Einstein输沙公式有可能在实际中,特别是在河床变形计算中得到广泛应用.但是本文是在悬浮指数z<1的情况讨论的,因此结论只适用于以悬移质运动为主的细沙河流.     

土的三维破坏准则在颗粒流模型中的应用

Savage-Hutter(S-H)颗粒流模型用一个只与材料参数相关的土压力系数来描述颗粒流内部的应力状态,不能很好地反映颗粒体在运动时的本构关系。通过引入颗粒体应力与速度梯度之间的关系,得到了一个能够反映颗粒流本构模型的崩塌动力学模型。另外,为解除S-H模型中对横向应力大小的假定,通过引入Von Mises、Drucker-Prager、Mohr-Coulomb和Matsuoka-Nakai等土的三维破坏准则,得到了广义摩擦系数的4种表达形式。该模型的主要优势是通过引入颗粒流的本构关系,能较好地体现颗粒流体在运动中的内在机制,并且材料强度参数简单易知。分析了由Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则所得到的材料强度参数,并探讨了广义摩擦系数与应力洛德角等物理量之间的关系。用所建议的模型来模拟颗粒流的运动过程,并将数值计算与试验结果进行对比,发现两者能够较好吻合。