鄂尔多斯盆地南部中寒武统张夏组颗粒滩沉积特征及控制因素*

碳酸盐岩颗粒滩是一种十分重要的油气储集体。综合野外露头剖面、岩心、测井、录井及薄片资料,对鄂尔多斯盆地南部地区中寒武统张夏组颗粒滩沉积特征、分布规律及控制因素进行分析。结果表明:研究区张夏组碳酸盐岩颗粒滩沉积广泛发育,以鲕粒滩为典型代表的颗粒滩沉积占绝对优势;颗粒滩岩性主要为颗粒石灰岩、颗粒白云岩和晶粒白云岩3种,颗粒类型主要有鲕粒、生屑、砾屑和砂屑等;颗粒滩纵向上通常表现为下细上粗的反旋回序列,多期旋回垂向叠置,形成相当厚度规模的颗粒滩沉积。结合鄂尔多斯盆地寒武纪岩相古地理特征,认为研究区颗粒滩发育特征及平面展布规律受海平面相对变化、基底古地貌及构造活动综合控制,尤其是鄂尔多斯盆地南部寒武纪近北东向裂陷槽的发育,对张夏组台地边缘带鲕粒滩发育及分布的控制作用更为显著。     

颗粒离散单元法动力人工边界设置方法

采用颗粒离散单元法进行动力计算时,人工截断边界上需设置吸收边界条件,以防止波的反射。鉴于颗粒离散单元数值计算模型的人工边界上颗粒单元半径大小不一、边界面凸凹不平,在连续介质的黏性、黏弹性、自由场边界条件方程基础之上,推导出适用于离散介质的等效方程。在离散介质的黏性边界条件等效方程中引入微调系数,提出比值迭代法以快速确定其最优值,以实现对波的最佳吸收。采用二维颗粒离散单元计算软件PFC2D,分别建立黏性、黏弹性、自由场边界条件相关数值分析模型,探讨颗粒分布模式对黏性边界上颗粒单元半径、速度分布及比值迭代过程的影响;采用外源波动算例及经典Lamb问题算例验证黏弹性边界设置方法的正确性;通过隧洞算例检验提出的自由场边界条件设置方法的正确性。     

四川盆地及其周缘地区寒武系洗象池群颗粒滩特征及分布

通过对野外露头剖面、钻井以及1︰200000区域地质调查等资料的综合研究,识别出四川盆地及其周缘地区寒武系洗象池群颗粒滩的岩石类型包括颗粒云岩、颗粒灰岩、细—中晶白云岩,颗粒类型主要为砂屑,次为鲕粒、砾屑以及少量生屑。发育潟湖—台内滩—潟湖、潟湖—台内滩—台坪、潮坪—潮缘滩—潮坪这3种向上变粗的沉积序列。单个旋回中的颗粒滩的厚度一般小于2.5m,垂向上多表现为频繁叠置的小规模薄型滩体,且横向规模小、可对比性差。平面上,颗粒滩主要分布在古隆起区和水下相对高地,整体为东北向分布。海平面升降和沉积能量的高低控制着颗粒滩发育规模,而构造条件决定了颗粒滩的横向连续性和平面分布。     

水源热泵井回灌堵塞颗粒迁移模型的建立

以地下水源热泵井回灌中的物理堵塞问题作为研究背景,建立基于质量平衡方程来模拟多孔介质中颗粒的迁移方程和颗粒的沉积造成孔隙损伤的数学模型。该模型充分考虑了颗粒流动速度修正系数、孔隙率修正系数以及颗粒在孔隙里发生捕获率3个因素;模型的建立考虑孔隙率变化的情况,在物质的迁移和堵塞的过程中,孔隙率的变化往往也是个动态的变化过程;与传统的过滤模型相比,考虑了速度折减系数和流量折减系数后新建模型更加系统、全面。该模型为解决回灌井物理堵塞的室内外试验研究提供理论依据。     

考虑形貌特征和级配影响的钙质砂压缩破碎力学特性研究

针对岛礁大型构筑物修建过程中由于高应力而导致作为地基材料的钙质砂发生破碎,进而引发地基沉降变形问题。本文采用高压固结仪对钙质砂开展了一系列终止压力为16 MPa的侧限压缩试验,研究了高应力水平下钙质砂的压缩破碎特性。同时基于显微图像采集和处理技术对钙质砂颗粒的形状参数(圆度和完整度)进行了定量化表征,研究了钙质砂的形状分布规律。最终分别探讨了级配特征(如平均粒径、不均匀系数)、形貌特征等因素对钙质砂压缩和破碎特性的影响。结果表明:随着平均粒径的增大,钙质砂颗粒的形状不规则程度逐渐增加,其棱角也越发育。随着竖向应力的增大,在e-logp平面内,不同粒径钙质砂的压缩曲线逐渐会聚并相交于一条直线,初始粒径对其压缩特性的影响逐渐减小以致消失。而不同级配钙质砂的压缩曲线也发生会聚,但未相交于一条直线。当试样的不均匀系数(C_u)相近时,其压缩破碎量随着平均粒径(d₅₀)的增大而逐渐增加,当试样的d₅₀相近时,其压缩破碎量随着C_u增大而逐渐减小。上述研究成果将对南海岛礁大型工程建设提供重要科学依据。     

中国庐山晚第四纪沉积岩系的石英形貌显微结构及环境过程

基于庐山山地晚第四纪地层典型断面的系统调查,从地层剖面层序中筛选的微粒(θ=1～3mm)石英颗粒进行环境电子显微镜观测研究,辨认出显微结构-颗粒形态-变形构造-动力化学作用等特征,运用系统过程发展中的节点事件进行层型剖面的环境响应分析,采取综合指标表征地球表层过程及环境响应情景,明确划分出四个古气候环境发展阶段,由下往上分别表现为冰期环境-间冰期环境-冰缘环境-冰后期环境,为深入研究及科学认识庐山第四纪环境演化过程及全球变化提供了新的基础依据。     

粗颗粒间液桥毛细力演化规律的动态计算方法

水力特性是非饱和土力学理论与工程的重要课题之一,土样水力特性的变化过程本质上可反映为土颗粒间毛细力的演化规律。为此,以粗颗粒为研究对象,将其简化为一对不等径球体颗粒,而其间的水分形态可视为形如圆环的液桥,不考虑颗粒重力和浮力的影响。以Young-Laplace方程为基础,先推得计算液桥毛细力的控制方程组,再结合液桥的无量纲体积最大、最小值及其外曲率半径的割线迭代算法提出求解毛细力的动态计算方法,进而研究毛细力与颗粒间距、颗粒半径比和液桥体积的无量纲关系,结果表明：当颗粒间距一定时,液桥的毛细力随其体积和颗粒半径比增大均呈递增趋势;当液桥体积一定时,其抗拉刚度随颗粒间距增大呈递减趋势。最后,利用已有文献中液桥毛细力与颗粒间距的实测关系,验证了该动态计算方法在表征液桥从形成至断裂时毛细力演化规律的有效性。     

基于PFC2D岩石颗粒破碎强度和能量的分形模型

颗粒的破碎强度随着粒径的增大而减小,即颗粒破碎的尺寸效应,分形模型为解释固体颗粒破碎的尺寸效应提供了可行的方法。根据岩石颗粒破碎时的分形特征,采用Sammis破碎准则,通过模拟分析得出岩石颗粒破碎能量和强度的分形模型,建立和验证用分维D来表示岩石颗粒破碎的能量和强度准则,得出并验证了岩石颗粒破碎分维的确定方法。利用离散元软件PFC2D的黏结颗粒模型BPM（Bonded Particle Model）模拟了小孔隙率n=0.12和大孔隙率n=0.3,即密实和松散两种情况。其中小孔隙率采用在模型上添加小颗粒的新方法,分别做了400组粒径不等的数值模拟试验,从粒径与破碎强度、破碎能量之间的关系和应力-应变曲线3个方面进行了统计,验证了岩石颗粒破碎强度与分维D的理论关系为σ_f∝dD-3,并得出颗粒破碎时的能量和与分维D之间的关系为E_f∝dD-1。验证了分形理论在分析颗粒破碎的尺寸效应中的较好应用,为确定岩石颗粒的破碎强度和岩石堆砌体剪切强度提供新的方法和参考意见。     

PARTICLE DYNAMICS IN EUPHOTIC ZONE ELUCIDATED FROM 234TH/238U DISEQUILIBRIA: A REVIEW

真光层是海洋浮游生物活动最为活跃的区域,其间发生的颗粒动力学过程及其机制对于海洋碳的生物地球化学循环有着重要影响,利用放射性核素示踪海洋真光层颗粒动力学过程成为近年来海洋科学的前沿课题。 介绍了该领域     

颗粒大小对颗粒材料力学行为影响初探

利用一种特殊颗粒材料-玻璃珠进行了一系列室内直剪试验,研究颗粒大小对颗粒材料力学行为的影响。试验一共考虑了3条近乎平行的级配曲线和4种颗粒摩擦情况：干燥状态、水浸润状态、水淹没状态和油浸润状态。试验结果表明,颗粒大小对颗粒材料的力学行为有显著影响,剪胀性随着粒径的增大而增强。为考虑颗粒大小对剪胀性的影响,提出了一种新的剪胀关系式。在该剪胀关系式中,剪胀系数为依赖于颗粒大小和颗粒摩擦等颗粒基本性质的变量。试验研究同时表明临界状态摩擦角随着颗粒大小的增加而增加。此外,从颗粒细观运动的角度提出了颗粒滑动的功能模型,推导出了功能方程,并以此揭示了颗粒大小对临界状态摩擦角影响的细观机制。