Experimental investigation of three-dimensional propagation process from surface fault

Experimental study of the formation and propagation of three-dimensional (3D) faults is of great sig- nificance in the understanding of the propagation process developing from initial natural faults. In the study described in this paper, experimental investigations of 3D propagation processes of a type of surface fault are carried out under biaxial compression. The strain field near the surface fault is dy- namically measured and fully analyzed with a high-density Multi-Channel Digital Strain Gauge (MCDSG) and Digital Speckle Correlation Method (DSCM) based on the white-light image analysis. Simultane- ously the micro-fracture process involved in fault formation is observed by a 3D acoustic emission (AE) location system with a set of multi-channel whole-wave record equipment. The experimental results show that the 3D propagation process of surface fault differs greatly from that of the two-dimensional (2D) state and that a new more complicated type of 3D morphological characters and deformation mechanisms are produced. The 3D propagation process of surface faults may be divided into three stages: 1) the first stage of crack propagation initiated by wing cracks; 2) the conversion stage propa- gated by petal cracks; and 3) the second stage of crack propagation formed by shell-shaped fracture surface. The primary propagation patterns of the three stages are different. The corresponding defor- mation fields and micro-fracture distributions are likewise different. The fracture activities from petal cracks especially are of vital importance during surface fault propagation. This is also a key conversion state and marks an intrinsic difference between 2D-like and the 3D state in fault development.     

胜利埕岛海域海底松软沉积物声学探测方法探讨

胜利埕岛海域位于复杂的黄河三角洲沉积体系中．由于黄河的断流,在风浪和海流作用下原三角洲体系受到侵蚀．在部分海底具有松散沉积物沉积。采用侧扫声纳、双频测深仪及浅地层剖面仪3种海上物探方法,对埕岛海域海底松软沉积物进行声学探测,确定了浮泥、软土层顶、海底界面及浮泥和软土层和海底界面及浮泥和软土层的厚度,研究了埕岛海域海底松软沉积物的基本分布变化规律,为今后海洋工程地质勘察海底松软沉积物奠定了基础。     

单轴压缩胶结充填体声发射参数时空演化规律及破裂预测

为了研究胶结充填体在荷载作用下的时空演化规律,利用WAW?300微机电液伺服万能试验系统与DS2系列全信息声发射监测系统,监测了胶结充填体试样在单轴压缩过程中的应力、应变变化规律和声发射活动,根据振铃计数率、能率的阶段性特征,将加载过程声发射参数变化规律分为3个阶段:上升期、平静期和活跃期,进而研究声发射参数时空演化规律;并利用振铃计数率、能率参数,结合尖点突变理论,进行胶结充填体破裂预测。研究表明:(1)单轴压缩条件下,胶结充填体属于延性破坏,裂纹贯穿属于剪切贯穿;(2)通过声发射参数演化规律及定位演化特征,分析得出胶结充填体在加载中是由局部破坏向整体失稳演化;(3)运用尖点突变理论进行胶结充填体破裂预测,并构建了破裂预测模型,预测结果与试验结果一致。研究结果可为人工矿柱稳定性监测和破裂预测提供依据。     

组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价

为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提出一种利用煤岩结构力学特性判定冲击危险的方法。结果表明：随组合煤岩顶板岩石高度增加,试样整体强度和弹性模量增加,峰后应变软化过程缩短;岩石高度的增加,岩石与煤的弹性模量差值的减小均会导致冲击危险增加;通过对组合煤岩中岩石和煤的高度及其力学性质分析,提出了组合煤岩冲击倾向性判定指数,利用冲击倾向性判定指数对组合煤岩冲击危险进行评价,其准确度和实用性优于传统模糊判定的“四指标”方法,为深入开展煤岩组合结构冲击倾向评价提供了试验和理论支持。     

孔隙压力对碳酸盐岩储层声学特性的影响研究

与传统的砂岩、泥岩不同,缝洞型碳酸盐岩具有较强的非均质性及各向异性,因此利用传统的方法对其进行孔隙压力预测尤为困难。利用声学信息进行孔隙压力预测是一种有效的预测方法,研究孔隙压力对碳酸盐岩储层声学特性的影响,具有重要的理论意义和应用价值。通过对孔洞发育程度不同的缝洞型碳酸盐岩进行不同孔隙压力下的声学实验测试,在实验的基础上,分析了不同孔隙流体压力条件下岩心的声波时差、衰减系数、时频特性,得到了孔隙压力与不同类型碳酸盐岩纵横波时差及衰减系数之间的关系;探讨了孔隙压力对不同类型碳酸盐岩纵横波在时域及频域上的影响。此研究为利用声学特性对碳酸盐岩储层孔隙压力预测提供了借鉴。     

利用二维谱分析井径变化对声波测井响应的影响

本文简要介绍了井孔声场二维谱的计算方法,实现了对不同井径井孔中的声场二维谱和声场模拟计算,得到了不同井径井孔声场二维谱的分布图以及声压波形图.通过对不同井径井孔中声场二维谱的特征分析,讨论了不同井孔中的声波场中的纵波、横波以及各种模式波的特征.通过对比二维谱可以明显地看出纵波、横波以及各种模式波均受井径变化的影响.实践证明井孔声场二维谱能够直观地显示出不同井径中声场传播的特征.     

火山岩、白云岩储层基质孔隙度计算方法分析(英文)

火山岩、风化壳白云岩等缝洞储层基质孔隙度计算是测井评价亟需解决的难题之一.本文首先将全直径流纹岩声波实验公式(2005年,李宁)与国内外常用的基质孔隙度计算公式进行了细致的对比;进而就该公式在中基性火山岩、风化壳白云岩等缝洞储层中的适用性进行了深入讨论,并以岩心分析资料为基础,详细给出了该公式与其它公式在计算上述储层基质孔隙度时的误筹分布.误差统计结果表明该公式具有更高的精度.通过中国东部和西部三家油田70口井的实际应用验证,在孔隙度从1.5%到15%范围内,该公式不仅适用于酸性火山岩储层,而且适用于中基性火山岩、风化壳白云岩等缝洞储层基质孔隙度的评价.同时,该公式能够最大限度地减小扩径、岩石蚀变等复杂地质条件对计算结果的影响,实用性更强.     

大吉山钨矿控矿断裂系统复杂性

为了解大吉山钨矿控矿断裂系统发展演化的复杂性,对采自江西省全南县大吉山钨矿不同深度的样品进行岩石声发射实验,表明岩石声发射事件序列特征明显,一般经历发生、平静和突发3个过程;矿区断裂系统的发生与发展演化具有崩塌 间断平衡的分形谱系结构,是极不连续的,其断裂过程的能量释放也是不连续的,随深度增加而变小,反映成矿作用发展过程。运用复杂性理论研究认为,断裂系统的发生与发展和成矿系统的演化具有相似的动力学特征,通过随机行为耦合而发生自组织、系统之间相互作用产生相干行为,进而达到协同同步化,跨越临界转变点,走向自组织临界性,二者均为成矿物质运动与时间、空间三者耦合与相互作用的结果。大吉山脉状钨矿的形成与控矿断裂系统的临界破裂及其串级崩塌 间歇平衡的分形生长有着紧密的联系,即大吉山脉状钨矿床成矿模式遵循广义的“五层楼”成矿模式。     

浅剖仪在水域活断层调查中的应用研究

本文利用引进的ChirpⅢ声学剖面系统以及Boomer轰鸣器单道地震系统在不同水域环境下进行了活断层调查研究。通过分别在江河、湖泊以及海域等环境下进行测试,都获得了较好的地层剖面记录,并据此对调查水域的活断层存在情况进行了判断。通过对不同条件下的测试结果进行对比,认为本套探测适合用于查明晚第四系（从数十米到上百米）沉积结构,判断晚第四纪断层存在及其活动性,是了解工程区潜在地质灾害因素的重要途径。另外,本套系统的探测效果与水深以及地层土层性质有较大的关系,在具有一定水深（4m以上）、土层以粘土、粉土居多的地层条件下探测效果较好。     

砂岩Kaiser点信号识别特征研究

对岩石试件加载及破坏过程进行了声发射试验,根据参数分析法得到Kaiser点。采用FFT研究了Kaiser点信号的频谱特征。运用小波包分析方法,计算了Kaiser点信号的能谱系数。用混沌时序分析方法研究Kaiser点信号,运用关联积分法方法提取关联维数D,综合FNN法和互信息法得到合适的m、? 值重构相空间,计算Kaiser点信号的最大Lyapunov指数,研究声发射信号混沌动力特征。结果表明,Kaiser点信号具有混沌特征。