非轴对称套管井中声场的并行有限差分模拟

本文提出了一种用于模拟非轴对称套管井中扇区水泥胶结测井100 kHz 3维瞬态声场的并行算法.采用时域有限差分方法,以及非裂化的完全匹配层吸收边界条件,基于信息传递接口(MPI)并行环境,在计算机集群上实现并行计算.对内边界上的差分方程进行参数平均处理,提高了计算稳定性.通过在轴对称情况下将有限差分模拟结果与实轴积分法计算结果对比,验证了方法的正确性.使用并行有限差分算法,模拟了水泥环有不同大小和在不同方位缺失时非轴对称套管井中8扇区的扇区水泥胶结测井仪的测井波形,并分析了套管波幅度随水泥缺失-换能器夹角的变化.根据模拟和分析结果,得到了非轴对称套管井中新的声场传播规律,并建议了一种用于反演水泥缺失大小和方位的方法.     

泥质砂岩中接触胶结泥质定量估算及对砂岩弹性的影响

在泥质砂岩的岩石物理建模中,明确泥质砂岩中泥质胶结物的接触类型及其含量对正确认识泥质的胶结作用对泥质砂岩声速的影响以及合理地建立岩石物理模型至关重要.现阶段,尚未有实验室定量估算胶结泥质的方法,导致应用胶结砂岩理论模型预测胶结砂岩地层的声速时往往由于胶结物含量被高估从而导致预测声速结果偏高.本文通过观察铸体薄片中泥质与颗粒之间的接触关系和相对分布提出了一种区分胶结泥质和分散泥质的方法：与两个或两个以上颗粒接触的连续分布的泥质为胶结泥质;与一个颗粒接触或者不与颗粒接触的泥质为分散泥质.基于这一准则,本文基于像素拾取法估算了人造泥质砂岩的胶结泥质含量,并将胶结泥质含量作为胶结砂岩模型的输入参数优化CCT模型.对比原始模型,本文方法声速误差下降了20%,预测准确度显著提高.本文方法适用于弱胶结地层的岩石物理建模,能够准确的预测声速以结合地震和测井资料识别有利储层,定量评价储层参数.

     

基于正交试验的不同胶结强度Bimrock岩体力学特性试验研究

Bimrock在不同胶结强度下的力学特性鲜有研究,而胶结强度对Bimrock力学特性和变形破坏特征有着重要影响。为探究不同胶结强度对Bimrock力学特性的影响规律,通过正交试验设计法,开展Bimrock基质配比试验,对不同配比基质试样的强度力学参数进行参数敏感性分析,基于正交试验结果,制作不同胶结强度的Bimrock试样,通过单轴压缩试验,分析不同胶结强度对Bimrock力学特性的影响。结果表明：Bimrock试样的单轴抗压强度和弹性模量与其胶结强度呈正相关,从弱胶结到强胶结,单轴抗压强度从11.02 MPa增加到34.21 MPa,弹性模量从2.11 GPa增加到5.57 GPa;随着胶结强度的增加,试样在变形至破坏的各阶段表面裂纹数量均减少;强胶结试样的压缩破坏模式表现为单条主裂纹的贯通破坏,破坏时间较短,脆性破坏明显;中等胶结试样发生整体与局部剪切破坏,表现为一条明显贯穿整个试样和一条仅贯穿试样下半部分的剪切破坏面;弱胶结试样发生横向拉张破坏,可见多条沿竖直方向的张拉裂纹,局部出现张剪破坏并存的破坏特征,从变形到破坏产生的裂纹较多且较为破碎,破坏时间相对较长。Bimrock岩体工程问题复杂而且较难处理,针对Bimrock力学特性与变形破坏特征的研究对工程建设以及地质灾害防治有重要意义。     

胶结砂及半成岩粘土的岩土力学特征分析--以湘阴湘江大桥桥位区为例

胶结砂及半成岩粘土目前处于一种由土向岩石转化的状态.它们和正常意义上的土及岩石均有明显的区别.在组成、结构和构造等方面,它们既具有部分土的特征,又具有部分岩石的特征.本文对湘阴湘江大桥桥位区产出的胶结砂及半成岩粘土的土力学和岩石力学特征进行了分析,对其成因和应用进行了探讨.     

我国煤炭主体能源安全高质量发展的理论技术思考

【目的】为研究多源煤基固废胶结充填体的力学特性及变形破坏规律,选择5种典型煤基固废,开展了煤基固废胶结充填体(Coal-Based Solid Waste Cemented Backfill,CBSWCB)的单轴压缩、声发射响应及微观结构测试试验。【方法】分析了CBSWCB单轴抗压强度的影响因素和交互作用,建立了基于交互作用的抗压强度影响因素四维空间可视化模型,结合CBSWCB的声发射及微观结构特征,阐明了单轴压缩条件下的力学演化特征及宏观变形破坏规律,从微观角度进一步论证了CBSWCB承载过程中水化反应机理及宏细观联系。【结果和结论】试验结果表明：(1)单轴抗压强度的主要影响因素是质量分数,而炉底渣掺量的影响程度最小。(2)单轴压缩下CBSWCB的宏观变形破坏由塑性、弱劈裂破坏逐渐向脆性、剪切破坏转化。(3) CBSWCB试件声发射参数演化可以分为上升期、平静期、活跃期、稳定期,声发射累计振铃计数曲线呈现明显的“阶梯状”增长,累计振铃计数在上升期和平稳期内缓慢增加,在活跃期急剧增加,在稳定期逐渐趋于平缓。(4)水泥掺量偏低以及多源煤基固废充填材料属性差异导致水化反应程度有限,水化产物数量较少是CBSWCB单轴抗压强度普遍偏低的主要原因。研究结果可为多源煤基固废用于充填开采提供一定参考依据。

     

磷块岩中的硅质组分和硅质岩

磷块岩中存在着大量硅质组分和硅质层。硅质矿物以自生石英、硅质条带、燧石结核、硅质胶结物和硅质交代物的形式产出。硅质胶结物有四种结构形式,在剖面和平面上与其它成分胶结物有一定的演变关系。硅化作用有众多的宏观和微观形态,硅化结果使P_2O_5含量大大下降。盆地型磷块岩硅化作用的硅源可能来自海底火山活动,台地型磷块岩硅化作用的硅源主要与陆源水的混合有关。     

南海珊瑚砂砾屑灰岩磷质胶结物的数字影像分析及其环境意义

应用计算机数字影像学原理,建立了对磷质胶结微细纹层研究的数值化方法,研究了西沙东岛珊瑚砂砾屑灰岩磷质胶结物的胶结结构和微纹层特征,定量地刻画了微条纹的宽度和颜色变化信息。东岛珊瑚砂砾屑灰岩磷质胶结物的形成以沉淀胶结为主,不同时期形成的胶结物微条纹系列,由于受到气候、生态因素的影响,具有不同的宽度、明暗度组合;对3个层次磷质胶结物的分析表明,在2900~5700 aBP西沙群岛东岛存在至少3次鸟类和植物的繁盛期;不同时期微纹层的气候、生态记录对比发现,相对稳定的气候条件有利于岛屿海鸟数量的扩大;提供了一种新的方法来探索岛屿鸟粪磷质胶结物的结构和生态环境意义。     

新疆煤矿顶板事故现状及控制对策研究

通过对近10年新疆煤矿16次事故统计分析发现,矿井多种灾害事故中,顶板事故发生率高且伤亡人数最多。针对新疆生态脆弱矿区顶板事故频发问题,采用理论分析和现场案例解析方法,建立顶板岩层失稳力学模型,揭示顶板垮落致灾机理,结合现场案例对事故原因进行分析总结。基于当前顶板事故治理的紧迫性,据新疆生态脆弱矿区特殊地质条件,针对性提出优化开采方案设计、提高工作面及巷道支护强度、加强顶板实时监测预警和发现顶板危险区后及时解危的控制措施。     

塔里木盆地哈拉哈塘地区石炭系东河砂岩段碳酸盐胶结物沉积特征及其成因

塔里木盆地石炭系东河砂岩是我国典型的深埋海相碎屑岩优质储层,储集砂体物性好,但受碳酸盐胶结物影响导致非均质性较强。为了更准确地预测优质储层发育带,通过精细岩心观察、大量薄片鉴定及碳氧同位素和阴极发光资料分析,对哈拉哈塘地区石炭系东河砂岩段碳酸盐胶结物宏观及微观沉积特征和成因进行了研究。研究发现：前滨及上临滨相带砂岩含油性较好,不含油的含碳酸盐胶结物砂层主要有Ⅰ类生物潜穴型、Ⅱ类层理纹层型、Ⅲ类薄层灰质砂岩型和Ⅳ类钙质砂岩团块型4种岩性组合;碳酸盐胶结物主要类型为方解石,其次为铁方解石,主要填充在溶蚀粒间孔及碎屑颗粒粒内溶孔中。东河砂岩储层中碳酸盐胶结物主要为有机酸脱羧成因,常见于Ⅱ、Ⅲ类岩性组合;少量生物成因及沉积暴露成因,主要见于Ⅰ类和Ⅳ类岩性组合。研究区碳酸盐胶结物δ¹³C较高的关键原因是东侧轮南低凸起的奥陶系碳酸盐岩地层侵蚀溶蚀供给。