蒙古Toson Uul油田地应力和裂缝特征及其合理开发方式浅析

从天然裂缝、地应力及水力压裂等方面简要地论述了蒙古Toson Uul油田地应力分布特征及裂缝发育特征。通过实际资料,详细分析了油田天然裂缝发育程度以及水力压裂裂缝展布规律,提出适合油藏特征的开发方式。研究成果对加深油田储层裂缝认识,指导油田制定合理开发方式以及开发后期调整具有重要意义。     

秦岭—大别东段应力状态研究

本文首先通过Snoke发展的利用P波、 SV波和SH波的初动和振幅比方法计算秦岭—大别东段2008年以来83次M_L≥2.5地震的震源机制解, 然后通过FMSI方法反演得到平均应力场的方向特征: 近东西向的水平挤压和近南北向的水平拉张作用, 与参数统计结果一致; 进而通过震源机制的一致性参数分析应力场方向的变化信息。 分析表明震源机制解呈现了由变化紊乱、 偏离平均应力场到变化一致、 趋于平均应力场再到变化紊乱、 偏离平均应力场的变化过程, 在显著地震前, 研究区整体的震源机制一致性参数处于持续低值状态; 计算了2008年以来93次M_L≥2.5地震的视应力, 拟合视应力与震级的关系, 分析扣除震级影响的差视应力随时间变化特征, 近似反映研究区应力大小的变化。 分析表明显著地震前研究区的差视应力值呈现出明显的先上升后下降的变化过程, 在下降过程中发生地震; 最后利用震源机制一致性参数和差视应力综合分析研究区的应力状态, 均表明显著地震前震源区的构造应力场增强。 目前研究区的震源机制一致性参数较高、 差视应力较低, 研究区的应力水平较低。     

格型钢板桩结构有限元数值分析

以有限元软件ABAQUS作为分析平台,建立波浪荷载作用下格型钢板桩结构稳定性及应力分析的三维弹塑性有限元分析模型。格型钢板桩采用壳体单元模拟,在相邻板桩之间设置铰接连接器模拟板桩之间的相对转动;土体采用Mohr-Coulomb本构模型模拟,在格型钢板桩与其内、外土体之间设置接触面单元模拟它们之间的滑移、张裂和闭合。结合某实际工程,研究结构的破坏模式、失稳特性和应力分布特性,分析参数变化对结构稳定性和环向拉力的影响,并对格内土体的剪切变形进行分析,建议格型钢板桩锁口拉力的验算断面。结果表明,铰接连接器的设置对于结构稳定性影响不大,但对环向拉力有一定影响;格内土体的剪切变形主要发生在格体中轴处,符合太沙基法结论。     

断层横向构造在逆冲型地震破裂中的作用——以汶川地震小鱼洞断层为例

大地震破裂大多由横向构造(如阶区、弯曲和分叉)所分割的多个段落组成.2008年5·12汶川地震破裂沿北东走向上穿过了多个横向构造部位,特别在震中北东45 km的位置,小鱼洞断层、北川断层和彭灌断层三者之间呈现复杂的断裂切割相交关系.复杂断层几何结构对破裂的扩展是有抑制还是促进的作用？在相交的断裂段之间是否存在最优的破裂顺序？本文以库仑应力分析为手段,探讨在汶川同震破裂初始30 s内,破裂在多分支断裂中选择扩展路径时的可能应力相互作用.库仑应力分析显示:如果北川断层先发生破裂,其滑动对小鱼洞断层和彭灌断层均产生强烈负应力的抑制作用,而彭灌断层的滑动却反而对小鱼洞断层和北川断层浅部有强烈正应力的促进作用.因此,从准静态应力分析角度,彭灌断层先于北川断层发生破裂的可能性较大,这一破裂顺序与小鱼洞断层参与同震破裂过程的事实相符.此外,小鱼洞断层在链接北川和彭灌断层的同震位移中可能起到桥梁作用,但非静态应力的影响.横向构造在逆冲型地震破裂扩展过程中起到的牵引作用使得逆冲型地震破裂能够比走滑型地震跨越更宽的阶区.横向构造是逆冲断裂带内广泛发育的构成单元,因此在地震危险性分析的最大潜在震级测算中应该考虑其作用.     

伽师强震群震源特征及震源机制力学成因分析

应用改进的主地震相对定位法对17年伽师强震群3级以上地震进行了精确定位,根据较强地震的空间分布和震源机制解推断出伽师震群的发震构造为北北西向的雁行断裂.根据伽师震群地震的2177个P波初动方向记录,计算了伽师震群的平均震源机制解.基于Silver的震源模型,由震源谱推断了伽师震群主要地震的破裂方向,破裂尺度及应力降.文中最后用右阶雁行断裂的数值模型计算了伽师震群的发震构造所产生的扰动应力场的空间分布图像,用其解释了序列地震震源机制的多样性和低应力降现象,并认为特定的雁行发震构造与强震的多发性有关.     

台湾海峡及其邻区现今构造应力场数值模拟

本文将台湾海峡及其邻区划分为多个具有不同弹性参数的等厚区块,并利用基于弹性理论的有限元数值模型,以GPS观测速度和由震源机制解(FMS)得到的主应力轴方向为约束条件,计算了该研究区的现今构造应力场.结果表明:(1)最大主应力轴在台湾海峡中部和台湾岛弧中部大致为NW-SE向,在东北部呈顺时针旋转,而在南部呈逆时针旋转;(2)研究区水平位移场大致以23°N为界,南强北弱,且在北部呈顺时针旋转,南部呈逆时针旋转;(3)东沙-澎湖-北港隆起因强度大于周边盆地区而成为"阻挡带",导致在其南北出现两个反向的构造逃逸区,并且隆起东南区形变特别强烈,而其西北区则相对较弱.     

三维脆性破裂的拉应力判据

用线弹性断裂力学对连续介质中三维裂纹(KⅢ≠0)破裂的拉应力断裂准则提出了补充性假说和相应的计算方法（第一主微分面定点法）。对于给定应力强度因子Ki（i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ）的裂纹问题,从理论上给出了初始破裂面完整形式的解析表示或数值计算结果。推导结果是,三维拉张破裂的初始破裂面是以破裂点为顶点的广角锥面,跨在原始裂纹面的前缘,它的外缘为螺旋线,锥面的每一条母线都与过该线的第一主微分面重合。大量的这样的初始破裂面叠错密接,互不相交。推算的结果与已有的三锥破裂实验结果基本符合。把补充后的拉应力判据和最大拉应力理论相比较,发现在应力分量只保留奇异项的情况下,这两种判据是等价的;但如果对应力分量作零阶项修正,则两种判据只在三维(KⅢ≠0)问题中等价,在二维(KⅢ=0)问题中不完全等价。     

人为因素导致的地面沉降

天然气、石油、地下水、地热热水和卤水等流体运移出地下储存地层时,地层耗尽了流体而产生压缩变形,这些变形传递到地表表面就形成了人为的地面沉降。在本文中:(1)列举了世界上主要的地面沉降区域;(2)论述了引发地面沉降的力学机制,这些可以量测的地面沉降发生在地下含水层体系、天然气气田和石油油田之上;(3)描述了目前可以用于地面沉降测量和岩石变形原位测试的技术手段;(4)简要介绍了几个地面沉降预测的数值模型;(5)说明了用于控制地面沉降发展和减轻相关环境影响的几种防治措施。     

Traction image method for irregular free surface boundaries in finite difference seismic wave simulation

In this study, we propose a new numerical method, named as Traction Image method, to accurately and efficiently implement the traction-free boundary conditions in finite difference simulation in the presence of surface topography. In this algorithm, the computational domain is discretized by boundary-conforming grids, in which the irregular surface is transformed into a 'flat' surface in computational space. Thus, the artefact of staircase approximation to arbitrarily irregular surface can be avoided. Such boundary-conforming gridding is equivalent to a curvilinear coordinate system, in which the first-order partial differential velocity-stress equations are numerically updated by an optimized high-order non-staggered finite difference scheme, that is, DRP/opt MacCormack scheme. To satisfy the free surface boundary conditions, we extend the Stress Image method for planar surface to Traction Image method for arbitrarily irregular surface by antisymmetrically setting the values of normal traction on the grid points above the free surface. This Traction Image method can be efficiently implemented. To validate this new method, we perform numerical tests to several complex models by comparing our results with those computed by other independent accurate methods. Although some of the testing examples have extremely sloped topography, all tested results show an excellent agreement between our results and those from the reference solutions, confirming the validity of our method for modelling seismic waves in the heterogeneous media with arbitrary shape topography. Numerical tests also demonstrate the efficiency of this method. We find about 10 grid points per shortest wavelength is enough to maintain the global accuracy of the simulation. Although the current study is for 2-D P-SV problem, it can be easily extended to 3-D problem.