轨道附近地面振动模型中的饱和地层动力格林函数

列车引起场地振动的建模需要能够表达地层的动力格林函数.本文兼顾饱和土的流固两相耦合性、场地土的分层性和波动的三维传播性,构建了半解析的场地动力格林函数.首先,基于Biot方程,在傅里叶变换域求解固体骨架和流体的位移和应力.然后采用传递矩阵方法建立地表位移和应力间的关系,得到格林函数矩阵.进而讨论矩阵的一些固有特征,提出改善竖向位移计算效率的措施.最后利用推导的格林函数计算了几个典型算例.数值结果与文献中其他方法得到的结果十分接近,与场地振动的现场观测试验基本符合.软土场地振动的计算结果高于饱和砂土场地,高速列车场地振动强度高于低速列车.当车速接近场地瑞利波速,模拟结果中显示出马赫锥.数值结果还显示,即使车速略低于瑞利波速,马赫锥也可能出现.本文推导的格林函数将有助于深入理解列车等移动激励作用下层状饱和土场地的振动特征.     

深水浅层钻井呼吸效应机制及影响因素分析

钻井呼吸效应常被误判为井涌而采取错误的措施,使呼吸效应强度增加。为明确深水浅层呼吸效应机制,基于深水浅层高孔高渗和裂缝不发育的特点,建立多孔弹性介质渗流模型,模拟深水浅层钻井呼吸效应过程,分析地层参数(弹性模量、泊松比、渗透率和孔隙度)、钻井液性能(塑性黏度和动切力)和井底压差对深水浅层钻井呼吸效应的影响。结果表明：深水浅层钻井呼吸效应属于渗透性诱导机制,使部分钻井液残留在地层中,具有瞬时性,可分为漏失、拟稳态和返排3个阶段。低弹性模量、低泊松比、高孔高渗的地层更容易发生渗透性呼吸效应。加入降滤失剂和膨润土、使用低密度钻井液、采用低排量的钻井方式和控压钻井技术等,可以降低渗透性呼吸效应强度。该结果为深水浅层安全高效钻井提供指导。     

地球各向异性介质中地震波动理论、检测与应用研究

地下岩石的各向异性主要表现在地震波速度随传播方向发生变化,不同类型体波间相互耦合,横波发生分裂,波速度频散依赖于传播方向等。薄互层与裂隙定向分布等产生视各向异性,它在石油地震勘探、地震预测和岩石圈物理与动力学研究中有极大潜力和应用前景,并受到广泛重视。为此,文中讨论了地震各向异性研究在解决地球科学问题中的重要性与必要性;系统地介绍了中国在地震各向异性研究领域的各个方面,如波动传播、波场激发、数值模拟、偏移与反演成像,以及应用于油气资源探测、深部地球物理研究和地质灾害监测等方面所取得的新进展。结合笔者参加的第八届地震各向异性国际学术讨论会,及ＳＥＧ,ＩＡＳＰＥＩ,ＩＵＧＧ等有关学术会议情况,综述了国际上在该领域内的主要成果与发展动向,分析了国际上各国地震各向异性研究现状及存在问题,并对我国在该领域研究的进一步开展提供了主攻问题与相应建议。     

饱和多孔介质多相流体系中孔隙压传播数值分析

孔隙压波传播与衰减对解释深部流体在地震孕育、触发和断裂活动过程中的作用机制,以及石油与天然成藏机理等方面具有重要的学术和应用价值.目前孔隙压波的理论与计算以孔隙弹性介质理论、BISQ 理论为基础.Biot孔隙弹性理论仅考虑流体沿着波的传播方向发生流动,严重低估了Biot损失.Squirt机理考虑了微裂隙中粘性流体的局部流动,能够合理地解释超声波的衰减特征.     

隧道开挖条件下地埋管线的非线性响应分析

隧道开挖引起的地层不均匀沉降造成附近的地埋管线产生额外的变形,甚至破坏。被动管线与土体的相互作用的研究表明,不考虑土体的刚度衰减,较大的土体弹性模量使得管线的最大弯矩计算结果过大,偏于保守,造成不必要的浪费。在被动管线Winkler地基模型分析基础上,引入土体刚度衰减模型考虑土体非线性特性,提出了隧道开挖作用下管线响应的等效线性分析方法。基于自由土体位移场计算管周土体由于隧道开挖引起的附加应变,基于水平受荷桩的环状弹性介质模型考虑由于管土相互作用引起的管周土体应变,从而对被动Winkler地基模型的土体弹性参数进行修正,计算得到管线的最大弯矩。通过与现有的弹性理论方法、离心模型试验结果的对比,验证了针对隧道开挖引起的被动管土相互作用问题,该方法考虑土体非线性特性的合理性。     

射线法在粘-弹性介質中的推广

一、引言在完全弹性介貭中,弹性波的传播問題已經研究得比較深入,尤其用射綫法来解决波的传播強度問題,有了一套完善的方法。实际上,大地岩层近于粘-弹性介貭,地震波在传播过程中要受到內摩擦的作用,振幅随距离逐漸衰減。衰減規律,現在均根据經驗公式来确定。在理論上,虽然可以通过解波动方程的方法解决这問题,但所得結果,即使极簡单的問題也是十分复杂的。在完全弹性介貭中,也存在同样的情形,但如应用射线法,則变得較为方便。     

地震波场正演模拟中的有限单元方法

本文介绍了地震波场正演模拟中的有限单元方法。首先从粘弹性波动理论出发,推导了满足粘弹性介质的有限元方程,其次用不含阻尼矩阵的有限元方程模拟了地震记录。地表实例是自由界面的瑞雷面波。VSP记录有水平层、倾斜层;有零井源距和非零井源距;有线状和对称震源。 在程序中采用了超压缩存贮和分块计算措施,对降低有限元法要求计算机内存和运算速度的苛刻条件上做了有益的尝试。     

柱状多层准弹性介质中声压波形的数值计算与分析——声法测井理论研究（Ⅱ）

为逼近油井实际情况,本文处理圆柱状（任意）多层介质中弹性波的传播问题。采用与文[1]相同的物理模型和二维FFT算法,给出了任意层数柱状准弹性介质中全波声压波形的计算方法和程序。 对多种参数进行了声压波形的数值计算,考察了串槽对全波波形的影响,着重分析了两个胶结面串槽引起初至波的变化。结果表明,串槽导致套管滑行纵波幅度明显降低,固、流界面的反射波是影响串槽时初至波特征的一个重要机制。     

孔隙弹性介质中的震后流体流与库仑应力变化

一般认为地震序列的发生意味着不同断层段之间的一种相互作用。每次位错产生的同震应力的传递则是这种相互作用最显著的成分。然而，一个地震系列中各个后续事件之间的时间间隔却表明，同震应力尚不足以单独引发其他的地震。我们研究了同震应力场可能诱发孔隙流体流，改变了所在区域的孔隙压力分布情况。鉴于地壳在很多地区都是一种流体饱和介质，故将地壳视为一种孔隙弹性固体。由于孔隙物质所表现的应力场依赖于时间，所以我们将验证这种性质能否解释余震的触发。我们考察了一些现有的半无限平面断层的解析方法。对可渗透的和不可渗透的位错面均作了考虑。我们将孔隙弹性介质的解法与孔隙介质的解法作了对比，计算了变形与流体扩散之间的耦合效应。结果发现主震产生的库仑应力变化在某些区域初始时可能表现为负值，但尔后随着孔隙流体的重新分布而变为正值。这种变化意义重大。如果地壳确如我们所假定的表现为一种各向同性、充满流体的孔隙弹性介质的话，那么，通过孔隙流体扩散的库仑应力触发作用则很可能是余震产生的重要机制，余震发生的范围分别为长约2．5个断层长度，宽约0．5个断层长度。这个范围小于以前模型的预测值，以前的这些模型都忽略了弹性变形和孔隙流体扩散之间的力学相互作用。对于典型的孔隙结构，流体流引起的应力变化在主震发生后约一年内会有很大程度的衰减。     

增硬介质中内生激波的理论分析

大家知道,在土的单向应变压缩试验中,其加载的应力～应变曲线一般会经历几个不同的阶段(见图1).开始时,为线性弹性段,而后进入硬化(或称强化)塑性段.在塑性段中,当压应力小于-σ_s之前,切线模量值随荷载的增加而减少,即(d~2σ)/(dε~2)相似文献