非开挖穿越流砂层自凝型钻井液的试验研究

从钻井液角度进行研究,开发了一种解决非开挖穿越流砂层时发生塌孔问题的自凝型钻井液,优选了钻井液配方,研究了钻井液的流变参数、护壁能力等性能.钻进液性能试验和模拟注浆试验结果表明,非开挖穿越流砂层时采用自凝型钻井液进行护壁是可行的.     

俯冲带深部物质的非均匀流变及其地球动力学意义

计算表明,俯冲带深部主要矿物相的流动强度差异很大。俯冲带矿物流动强度的差异和构造环境复杂性预示着俯冲带深部物质变形是非均匀的,这种非均匀性是控制俯冲带内许多地质、尤其是动力学过程的重要因素之一。通过分析俯冲带构造物理背景和俯冲带深部矿物流变性质变化,研究了俯冲带深部非均匀变形的特征,在此基础之上讨论了板舌变形的几何形态、俯冲带火山活动性、中、深源地震活动性、板舌下插深度和消减过程与俯冲带非均匀变形的相变性。     

地震孕育体源流变模型(三)--前兆场

在三维流变介质体源孕震模型的粘弹性位移场与应变场理论基础上,建立了流变介质体源孕震模型的前兆场理论解,导出了流变介质中任意一点（x,y,z）的地倾斜、地下水位、电阻率的粘弹性解析解,并对地电阻率的应用作了初步分析,为地震孕育过程中前兆分析提供了一定的理论基础.      

内蒙古大青山高级变质岩韧性剪切带及其流变机制

大青山高级变质岩不仅记录华北克拉通早期大陆形成演化历史,也保留了中下部地壳岩石流变信息,它们经历了下部地壳构造层次高角闪岩相-麻粒岩相条件变质变形、深熔作用改造,形成了复杂构造样式和构造要素组合.韧性剪切带是高级变质岩中主要构造形迹,控制着早前寒武纪高级变质岩主体构造格架.依据野外地质产状、变形特征与构造要素叠加改造关系,韧性剪切带划分为早期近水平顺层伸展型和晚期陡倾韧性剪切带.近水平顺层伸展韧性剪切带呈残留状保留在后期变形改造较弱部位上,主要沿着不同地质单元或者岩性层界面上发育,是在伸展变形体制下形成的.晚期陡倾韧性剪切带呈近东西方向展布,规模较大,叠加和改造早期构造形迹,形成于晚期造山挤压构造环境中,以左行滑移为主.这两种韧性剪切带都形成于地壳中深部构造层次高角闪岩相-麻粒岩相条件下,变形机制主要为熔体增强颗粒边界扩散和颗粒流动,使岩石发生大规模的塑性流动.在宏观上形成了不对称流动组构、条纹条带构造、熔融线理、层内流动褶皱等构造形迹,在微观上矿物晶体没有发生明显塑性变形,均匀消光,晶体为三边平衡结构,与静态变质结构相似,形成了地壳深部构造层次上变质构造岩-构造片麻岩.      

底部水平拖曳作用下岩石圈的层间耦合

建立了岩石圈的流变分层模型,利用考虑有限形变的平面应变黏弹性有限元计算程序计算了岩石圈底部水平拖曳所产生的速度场和应力场。模拟计算中使用不同的拖曳条件和阻挡条件,以研究它们对岩石圈中应力分布及层间耦合情况的影响。不同深度的阻挡对岩石圈层间耦合及整体应力水平的影响不大,但影响阻挡部位附近的应力分布特征。随着阻挡深度的加深,应力分布异常的面积略有加大,最大剪应力的数值减小。岩石圈中不同层间黏度值的差别越大,引起层间解耦的可能性越大。在正常地幔对流(对流速度为20cm·a~(-1)情况下,流变结构相似于华北地区平均流变结构的岩石圈一般不产生层间解耦,但可以产生几MPa到几十MPa的剪应力分布,且将随构造的不均一性而产生应力异常的集中区。     

高浓度黏性泥石流堆积层理结构中筛积层和粗化层形成机理的研究

根据高浓度黏性泥石流的观测资料,应用不同类型黏性泥石流的流变特性和流体结构的分类指标-流核比,对高浓度黏性泥石流堆积中的混杂层、筛积层和粗化层理结构进行了成因差异分析。侧重分析了砾石质点在高浓度黏性泥石流蠕动流场中作向上垂直运动的魏森伯效应,并在表面富集形成了筛积层的成因,及其它与粗化层结构的区别。     

塔里木北缘岩石圈热-流变结构及其地球动力学意义

结合塔里木北缘的库车坳陷和塔北隆起这两个构造单元的地温资料和岩石热物性参数, 利用一维热传导方程, 给出了塔里木北缘地区岩石圈的热结构. 塔里木北缘地区平均地表热流为45 mW/m2左右, 地幔热流约为20~24 mW/m2, 莫霍面温度为514~603℃, 热岩石圈厚度138~182 km. 在此基础上, 根据该区地震测深剖面揭示的P波速度结构和岩石学, 结合流变学模拟进一步确定了该区的岩石圈强度及其分布特征. 研究结果表明, 岩石圈的流变分层现象明显, 整个上地壳和下地壳部分以脆性性质为主, 下地壳底部才显韧性性质, 壳下岩石圈地幔也表现为脆性性质, 具有典型的“三明治”结构. 此外, 岩石圈强度也具有横向变化的特征, 隆起区强度大于坳陷区强度; 从南往北, 强度依次降低, 塔北隆起南部强度最大, 库车坳陷强度最小. 塔里木北缘地区岩石圈拉张背景下强度为4.77×1012 ~ 5.03×1013 N/m, 挤压背景下为6.5×1012 ~ 9.40×1013 N/m, 其脆-韧性转换深度在20 ~ 33 km之间. 塔里木北缘的岩石圈较冷且强度较大, 岩石圈表现为刚性并以整体变形为主. 该区地震活动性研究也表明了这一整体变形的地球动力学特征.     

砂质泥岩三轴卸荷流变力学特性试验研究

流变对工程岩体的长期变形稳定具有十分重要的影响,但目前关于卸荷流变的试验研究中通常只考虑恒轴压卸围压的应力路径,与隧洞开挖过程中围岩的应力调整过程存在一定的差距。以砂质泥岩为试验研究对象,设计进行了加轴压卸围压和恒轴压卸围压条件下的分级卸荷流变试验。试验结果表明：恒轴压卸围压和加轴压卸围压方案下岩样的流变变形趋势总体一致,但相同初始围压条件下,加轴压卸围压试样破坏的围压相对较高,偏应力相对较大,但长期强度与破坏应力的比值相对较小;在围压卸载至岩样临近破坏时,加轴压卸围压方案下岩样的流变应变增长速率明显较快,试样破坏的更加突然;恒轴压卸围压条件下岩样的破坏形态相对简单,一般只存在一条完整的剪切破坏面,而加轴压卸围压条件下岩样的破坏形态要复杂得多,除了控制性的剪切破坏面之外,还伴随有一定数量的次生剪裂纹和张拉裂纹,而且初始围压越大,试样的次生裂纹越多。因此,在隧洞围岩长期变形稳定分析过程中,单纯的恒轴压卸围压流变试验不能满足工程实际需求,应该尽量丰富岩石力学试验的应力路径,以便较好地模拟工程岩体应力的实际变化过程,研究成果为隧洞围岩的长期变形稳定性研究提供了较好的研究思路。     

“科钻一井”一开泥浆技术

“科钻一井”一开井段采用了钠膨润土-高粘CMC泥浆体系，视漏失情况添加GD-Ⅲ随钻堵漏剂，满足了施工携带岩屑和堵漏防漏要求。介绍了该井一开井段的泥浆技术，并对泥浆成本进行了分析。     

中国南沙某岛礁深层礁灰岩物理力学特性

随着南沙海域岛礁吹填工程的实践,礁灰岩的物理力学特性也逐渐成为工程地质领域的研究热点。从南沙某岛礁深度为300 m的钻孔中获取礁灰岩岩芯,分别通过纵横波测试,单轴及三轴压缩试验和礁灰岩流变试验。得到：深层礁灰岩岩样的礁灰岩岩石横波速度与纵波速度关系为V_s=0.4447V_p+409.94;礁灰岩破坏后仍然具有较大的承载能力,并且礁灰岩的破裂呈碎条状,沿着生长软弱面破裂,礁灰岩由于溶洞和软弱面的强度随机性致使其强度也表现很强的随机性;礁灰岩加速蠕变的发生的应力阀值约为5~6 MPa,当加载水平达到5~6 MPa时才有加速蠕变的过程。试验结论为南海岛礁工程建设提供依据,也为珊瑚礁工程地质力学特性的深入研究提供参考资料。