Numerical 3D modeling of the effects of strain rate and confining pressure on the compressive behavior of Kuru granite

This paper deals with numerical modeling of the compressive behavior of granite rock under high strain rate dynamic loading and wide range of confining pressure. For this end, a constitutive model based on damage mechanics and viscoplasticity for rock is formulated and implemented in explicit dynamics FEM. The viscoplastic part is based on a simple power law type yield criterion that incorporates the rate-dependency with a linear viscosity term. Moreover, a Rankine type of tensile cut-off is employed. The damage part of the model is formulated with separate scalar damage variables in tension and compression. The model is calibrated for Kuru granite and validated with the experimental data from dynamic compression tests at the strain rate of 600 1/s up to 225 MPa of confining pressure. The numerical simulations demonstrate that, despite the underlying continuum modeling approach, the model captures the correct experimental failure modes, including the transition from single-to-multiple fragmentation, as well as the dynamic compressive strengths at different confining pressures.     

Modeling hydraulic fracture propagation using cohesive zone model equipped with frictional contact capability

We present a new pore pressure cohesive element for modeling the propagation of hydraulically induced fracture. The Park-Paulino-Roesler cohesive zone model has been employed to characterize the fracturing behavior. Coulomb’s frictional contact model has been incorporated into the element to model the possible shear reactivation of pre-existing natural fractures. The developed element has been validated through a series of single-element tests and an available analytical solution. Furthermore, intersection behaviors between the hydraulic fracture and the natural fracture under various conditions have been predicted using the present element, which shows good agreement with experimental results.     

测试压裂分析技术在渤海B油田的应用

测试压裂分析技术是水力压裂施工前获取储层物性参数和分析压裂液性质的手段,是压裂施工顺利进行的技术保证。结合渤海某油田沙河街油藏压裂工程,介绍了测试压裂应用过程和理论基础,并简单介绍几种求取地层闭合压力的数学方法。闭合压力是压裂施工关键参数之一,不同数学计算方法推导出的闭合压力不尽相同,现场压裂工程师要根据实际测试结果选取可靠的数值。压降曲线拟合是在模型中反推出地层关键参数的方法,拟合完毕即得到针对施工地层的压裂模型,在此基础上进行主压裂设计和裂缝预测是较为准确的,以此进行施工也是安全的。     

低渗透油藏菱形反九点井网不等缝长优化研究

在低渗透油藏开发中广泛使用菱形反九点井网,但针对不同位置生产井及注水井的裂缝缝长配比关系还缺少广泛深入的研究。基于长庆油田某低渗透油藏参数,建立了数值模拟模型,在菱形反九点井网中分别设置不同的边井、角井和注水井裂缝穿透比,研究不同裂缝配置模式对水驱开发效果的影响。流线模拟及数值模拟计算结果表明,在注水开发中,注水井缝长是影响油田产液量及水驱效果的关键因素;边井裂缝较角井裂缝更易见水,对油田综合含水影响较大,在菱形反九点井网中需要进行不等缝长优化设计;边井裂缝缝长对水驱效果的影响分为早、中、晚期(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)曲线段,随着注水井裂缝穿透比增加,早期(Ⅰ)曲线段增长,中期(Ⅱ)曲线段缩短,而晚期(Ⅲ)曲线段变化较小;随着角井裂缝穿透比增加,采出程度逐渐增大,当角井裂缝穿透比较大时,存在“反转”现象;随着注水井裂缝穿透比增加,角井裂缝优化穿透比减小,而边井裂缝优化穿透比增加。该研究成果对于指导低渗透油藏菱形反九点井网裂缝优化设计,提高波及系数和开发效果具有重要的指导意义。     

黔东南金矿与圈定的黔湘桂新元古代火山构造特征及地质意义

黔东南金矿地质勘查及找矿研究程度低,为之利用区域重磁资料,研究深部成矿环境,圈定区内可能存在一处大型的中心式喷发火山环形构造或隐伏岩浆岩体分布群。岩体异常北东向分布,覆盖面积广,组合形态复杂,分带特征明显,跨越黔湘桂三省区,主体异常在贵州,部分在湖南和广西,并受控于3条深大断裂,见中心环带、内环带、过渡环带、外环带,4带发育齐全,火山岩相配套出现,岩体异常分枝发育。研究发现天柱—锦屏—黎平及丹寨—三都与湘西会同—怀化等地区金矿,极有规律地分布于相应构造环带和地表背斜区及有利赋矿地层内,由内环向外环依次出现石英脉型、蚀变岩型、微细粒浸染型金矿。所圈定的潜火山构造或隐伏岩体群,将对黔湘桂交界地区地质特征及金矿成矿规律产生新的认识,具有重要的地质意义。     

川滇地区次级地块及其主要断裂带现今活动研究

以位于川滇区域的陆态网和四川省CORS站速度场为约束,结合研究区已知的断裂分布情况,通过使用欧拉矢量计算方法和反欧拉矢量计算方法求出每个次级块体的欧拉矢量,进而对川滇区域次级块体作进一步的调整。同时对该区域进行1°×1°的网格插值,并利用各次级地块的欧拉矢量反演出每个次级块体的长期运动方向及其速度;对相邻块体的边界处,结合各自块体的欧拉矢量求出同一点在2个块体的速度并作差,进而研究分析各主要断裂带的现今活动速率。     

单轴压缩下多裂隙类岩石材料强度试验与数值分析

采用伺服控制单轴加载系统对预制多裂隙水泥砂浆试件进行加载试验,探索裂隙角度和分布密度对多裂隙类岩石材料断裂破坏强度的影响规律。对试验数据整理分析,应用FLAC3D建立应变软化模型,进行数值模拟。试验数据和数值分析结果表明,裂隙分布密度相同时,裂隙倾角对试件断裂破坏强度的影响比较显著,25°附近取得最小值;裂隙角度相同时,裂隙分布密度对试件断裂破坏强度的影响与裂隙倾角有关,角度较小时,影响比较显著,随着角度的增大,影响越来越弱。试验所得结论,对于预测地下工程中多裂隙情况下围岩强度变化规律提供了依据。     

曲线翼型裂纹扩展路径理论分析及试验验证

采用数值和试验的方法对翼型裂纹的扩展路径进行分析,发现单轴下张开型裂纹的翼型裂纹的扩展路径逼近于过原主裂纹中心点、平行于最大主应力的一条直线。基于翼型裂纹路径这个特点,采用了双曲线参数方程近似表达真实翼型裂纹的扩展路径,通过翼型裂纹的起裂角、起裂点及翼型裂纹的渐近线方程求解了双曲线方程中的未知参数。采用双曲线翼型裂纹路径和试验中所得翼型裂纹路径进行了对比分析,二者吻合得很好,验证了采用双曲线近似表示真实存在的翼型裂纹模型的正确性。应用双曲线翼型裂纹模型对翼型裂纹的扩展和失稳进行分析,采用ABAQUS求解了双曲线翼型裂纹模型的应力强度因子,并与试验进行对比,发现双曲线翼型裂纹模型能很好地解释翼型裂纹的实际扩展规律,这表明了采用双曲线近似表示真实翼型裂纹路径的有效性。     

V形切槽巴西圆盘法测定岩石断裂韧度KIC的实验研究

采用国际岩石力学学会岩石断裂韧度建议测试方法(ISRM)[1]提出的V形切槽巴西圆盘试样(CCNBD),测试了一种泥质砂岩的I型断裂韧度值,给出了一套试样切割制备方案,从试验现象角度分析了该泥质砂岩的断裂力学特性,讨论了该试样类型的有效尺寸和断裂机制,并指出了该方法的特点和优劣性,得出如下结论：（1）该类岩石试样测得的I型断裂韧度值对CCNBD试样直径尺寸变化具有较大的敏感性,并且直径大于ISRM建议方法中最小有效直径（75 mm）的试样测试结果更为稳定;（2）CCNBD试样断裂机制表现为以拉张应力（间接拉伸）作用为主,兼有一定的韧带面内剪切作用的应力状态下I型裂纹扩展模式;（3）V形切槽巴西圆盘方法具有试样加工工艺简单、能承受较大临界载荷、测试的I型断裂韧度值较稳定等优点,但其没有考虑断裂过程区(FPZ)的非线性问题,建议对该方法进行非线性修正图解方案研究,以达到更准确测定岩石断裂韧度的目的。     

广东省大埔县银山里铅锌银矿区成矿地质特征

银山里铅锌银多金属矿区在大地构造上隶属于华南褶皱带,地处东南沿海中生代火山岩浆活动带的南部。矿体主要赋存于下侏罗统海陆交互相碎屑岩与岩浆岩的接触带上。本文从区域成矿地质背景人手,着重研究了地层、构造、岩浆岩与成矿的关系,分析了成矿物质来源,总结了矿化富集规律,提出了找矿标志。作为一个与侵入岩浆活动有关的矿床,本文旨在通过对其成矿地质环境的深入分析,提出矿床的成矿模式,为粤东地区该类矿床的寻找提供理论上的启示。