弹性约束承载岩石电阻率变化形态研究

在花岗岩标本测量面上,布设4条夹角互为45°的视电阻率测线,将标本平行长轴方向的4个面加上弹性约束,沿标本长轴方向加压,测量标本视电阻率随轴向应力的变化,实验结果为: 1) 岩石视电阻率变化形态显上升-平稳-下降形态,但平稳段不明显,时间很短; 2) 视电阻率开始下降时间,比其他受力方式实验结果都早,约提前10%破裂应力.即:平行于轴压方向的测道,在轴向破裂应力的40%左右开始下降;不平行轴压方向的测道,视电现率约在1/3轴向破裂应力开始下降; 3) 电阻率从开始下降起,下降速率逐渐增加,但增加得很缓慢,岩石大破裂前,单位轴向应力变化引起的视电阻率变化幅度也不是很大.     

地壳的变形

非永久性变形—地震构造地震是地壳深处积聚的能量突然释放的结果,即:一旦积聚的弹性应力超过了岩石的强度极限。岩石突然破裂,产生一个冲击力。在地震波及的广大区域内(常以万平方公里为数量级),岩层只是传递应力     

微地震监测系统在冲击地压预测预报中的应用

微地震是一种小型的地震,在地下矿井深部开采过程中不可避免的发生岩石破裂和地震活动。冲击地压是采矿诱发的矿井地震,严重威胁着煤矿的安全生产。微地震监测技术是一种新的地球物理探测技术,利用微地震监测系统是预测预报冲击地压的有效手段,分析微地震事件的分区性,指出应力积聚区域及冲击地压危险区域,成功预测了该工作面的冲击地压。     

地震小百科

地震发生的原因这要根据地震的类型来分析。构造地震:地壳的运动变化,对地壳各部分岩层产生巨大的力,这种力叫做地应力。在地应力作用下,岩层发生弯曲褶皱。岩石的褶皱变形一旦超过岩层的强度,岩层就会突然发生断裂,内部积聚的能量急剧地释放出     

全自动电阻率仪的研制

当前世界各国都在研究地震的各种成因,想以此为基础,通过各种测量手段来寻找地震发生之前的征兆(简称前兆),从而达到准确预报之目的。我国著名科学家李四光同志在论述结构地震成因时指出;“地震是地应力作用于岩石的直接结果,地震产生之前,地应力有个积累过程,因此研究应力变化,加强到突变过程,是解决地震预报的关键”。由于存在地应力集中过程,故在此应力集中过程之中,地壳必将发生形变,地形变将使一些物理量发生变化,电阻率的显著变化就是其中之一,李四光同志在实验的基础上指出:     

岩石能量特征与其细观结构的关联性

 岩石的细观结构影响其受载过程中的能量行为。从岩石基元平均强度、均质度和细观特征尺度等3种细观特征入手,研究了其对特征能量参数和能量特征指数的影响规律。结果表明:(1)基元平均强度越大,相同应力比下的输入能量密度和积聚弹性能密度呈非线性增长;峰后所需耗散能密度变化不大,约为500～2000J/m³;弹性能转化率变小;岩样能量特征指数呈指数型增长。(2)随着均质度的升高,峰前输入能量密度和积聚弹性能密度都呈线性增长;峰后破坏所需耗散能降低;越来越多的能量转化为弹性能积聚在岩石内;能量特征指数线性增大。(3)细观特征尺度越大,外界输入能量和积聚弹性能都增大,但幅度不同;峰后破坏所需耗散能越大;弹性能转化比例越低;当细观特征尺度小于1mm时,能量特征指数大幅减小,而当其大于1mm时,变化不大。     

单轴循环荷载对煤弹塑性和能量积聚耗散的影响

为了研究循环加载对煤岩弹塑性和能量积聚耗散的影响,对二2煤进行了单轴压缩循环加载实验,分析得出首次加载、卸载、再加载弹性模量呈正相关关系;随着循环数的增加,弹性应变会表现出倒"U"形变化,塑性应变表现出"U"形变化的规律,由应变引起的弹性模量E、弹性能量指数Wet和能量耗散率Wed都表现出倒"U"形变化的规律,首个平均弹性模量变化率η为30%,耗散的能量j sd呈"U"形变化,当弹性能量指数Wet达到最大值时,冲击现象最容易发生;分析出微裂纹的萌生传播速度随应力振幅的增加而增加,微塑性变形速度也随之增加,弹性能量指数在压密和线弹性阶段随加载程度的增加表现出先增加后减小的趋势,在"弹塑性临界点"达到最大值.     

单轴受压高温损伤砂岩的电学响应特征

为研究高温损伤后砂岩的电学响应特征，对常温和经过200,400,500,600,800℃加热水冷却后的绿砂岩岩样开展了单轴压缩试验，并实时监测了岩样在压缩过程中的电阻率变化规律.结果表明：对应于岩石在单轴压缩过程中的压密阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹快速扩展阶段和破坏阶段，高温水冷却岩石电阻率的变化表现为电阻率小幅增加、电阻率平稳增加、电阻率增幅加大、电阻率急剧下降四个阶段.当加热温度低于400℃时，在初始压密段，电阻率变化率低于10%,当加热温度高于400℃后，在初始压密段电阻率变化率变化幅度增大，加热温度为800℃时，在初始压密段的电阻率变化幅度达50%左右，表明初始压密段电阻率的变化率可以反映岩石的初始损伤程度；当压力达到岩石峰值强度的80%～90%时，电阻率变化率达到峰值，随后出现骤降，说明电阻率变化率曲线的突降可以作为岩石发生破坏的电学前兆；电阻率变化的各向异性特征能够在一定程度上反映受压岩石最终贯通裂纹出现的位置，在潜在贯通裂纹附近的电阻率变化最为显著.     

匀晶系Sb_(95)Bi_5合金熔体的液态结构变化规律与机理研究

利用液态金属X射线衍射仪和液态金属电阻率测量设备,分析了不同温度下Sb95Bi5合金的熔体结构、团簇相关半径以及Sb95Bi5合金熔体在降温过程中电阻率随温度的变化规律。实验结果表明,Sb95Bi5合金熔体的原子团簇相关半径在700~675℃之间发生了明显的变化,电阻率温度系数在698℃也发生了相应的变化,表明合金熔体在该温度范围内发生了液态结构的变化,这是由于该熔体中原子团簇在降温过程中发生Peierls形变所致。     

浅谈冲击地压工作面危险性的评价方法

在煤炭资源开采深度以及开采强度增加的当下,煤矿矿井冲击地压等动力灾害日益加剧,对煤矿的安全开采产生严重威胁。煤矿冲击地压现象在矿山开采过程中,是比较常见且容易发生的一种动力现象,通常也是矿山压力所显现出来的一种特殊的呈现形式。冲击地压是在人为开采扰动下,岩石的原始受力状态发生变化,原始应力受到破坏,大量弹性应变能积聚在煤岩体内部,受到破坏后应变能突然释放,导致煤体或者煤岩结构内部失稳,进而引起冲击破坏。在一些特殊的工程地质背景条件下,冲击地压可能还会引发一些其他如煤与瓦斯突出、粉尘爆炸、水灾、火灾等的矿井灾害。     

高应力下脆性岩石卸荷力学特性及数值模拟

高地应力下脆性岩体工程开挖变形机理、稳定性评价及灾害控制技术研究一直是岩石力学和工程地质研究的难点问题。基于高应力下脆性岩石卸荷力学试验分析,明确了卸荷过程中的岩石力学参数及变形破坏演化规律,发现高应力下脆性岩石的破坏具有较明显的应变强度特征。分析了高应力下脆性岩石卸荷破坏采用张拉屈服的Griffith应变强度准则的合理性,建立了考虑卸荷屈服引起岩体力学参数变化的弹脆塑性数值计算方法,并在实际工程中得以验证。     

模拟地层条件下岩芯电阻率与温度关系的实验研究

利用模拟地层条件岩芯电阻率测量仪,对6块孔隙度、渗透率各不相同的砂岩岩芯,在一定围压条件下,岩芯完全饱和盐水时,考察了岩芯电阻率随温度的变化。发现饱和盐水岩芯的电阻率随温度升高,以幂函数形式下降。虽然岩芯中饱和盐水的电阻率同样随温度以幂函数形式下降,但岩芯电阻率的下降不能完全用岩芯饱和盐水的下降表征。胶结指数m或阿尔奇公式中的比例系数a同样受温度影响。进而表明在温度作用下,组成岩芯的各种矿物所发生的微观变化,将在岩芯的宏观性质上表现出来。     

电阻率测井原理在饱和度测量中的应用

针对在实验室条件下测量岩石孔隙内的含水饱和度分布受测量方法和精度的限制,而CT、核磁图像等方法具有实验费用高、不适合频繁使用等特点,比较了电阻率测井原理及实验测量结果,发现在一定浓度范围内,溶液电阻值与离子浓度呈线性关系;油藏条件下,岩石电阻值与探针间距离呈线性关系,岩石内的含水饱和度值可以由测量的岩石电阻值计算得到。研究认为：为提高测量精度,实验前必须进行溶液浓度与电阻值关系和CT图像饱和度值与电阻值关系的两项校正。进行了平板模型的驱替实验,证实了这种方法能清晰反映出不同阶段的平面含水变化情况;相对于其他测量方法而言,该方法具有方便易行、安全等优点而适合实验室条件下使用。     

干热岩储层水力压裂改造的电磁法监测评价研究进展

从岩石受压破裂过程电阻率特性、裂缝型岩石电阻率特性、岩石电阻率与渗透率关系3个方面出发,总结了电磁法水力压裂监测评价相关的岩石物性基础研究,介绍了干热岩水力压裂现场电磁法监测应用案例。基于岩石电性基础研究总结得出：岩石在受压破裂过程中会伴随着显著的电阻率变化,且电阻率变化特征与岩石中的含水饱和度紧密相关;裂缝数量、宽度与粗糙度等都会对岩石的电阻率产生影响,影响趋势与裂缝是否含水有关;可通过修正Archie定律与Kozeny-Carman模型建立特定岩石的电阻率与渗透率关系模型。讨论了电磁法应用干热岩水力压裂监测评价所面临的难点,包括：（1）研究高温高压条件裂缝型致密岩石的电阻率性质;（2）研究高温高压条件裂缝型致密岩石渗透率与电阻率关系模型;（3）研究开发具有更高精度、更小分辨率、更强抗干扰能力及更远探测距离的电磁法探测新理论新方法、新技术新装备。     

圆梁山特长隧道施工地质灾害问题预测

深埋隧道的地质灾害问题对隧道修建的可行性及隧道施工具有重大影响。该文简要分析了目前国内外深埋隧道的主要地质灾害问题 ;在此基础上 ,结合渝怀铁路圆梁山特长隧道初步勘测的成果 ,对这一特长隧道在施工过程中可能遇到的地质灾害问题进行了较为系统的分析 ;对各类地质灾害的发生程度及其对隧道施工的影响作出了初步评价 ,提出了相应的处理措施。     

Fracture surface energy of the Punchbowl fault, San Andreas system

Fracture energy is a form of latent heat required to create an earthquake rupture surface and is related to parameters governing rupture propagation and processes of slip weakening. Fracture energy has been estimated from seismological and experimental rock deformation data, yet its magnitude, mechanisms of rupture surface formation and processes leading to slip weakening are not well defined. Here we quantify structural observations of the Punchbowl fault, a large-displacement exhumed fault in the San Andreas fault system, and show that the energy required to create the fracture surface area in the fault is about 300 times greater than seismological estimates would predict for a single large earthquake. If fracture energy is attributed entirely to the production of fracture surfaces, then all of the fracture surface area in the Punchbowl fault could have been produced by earthquake displacements totalling <1 km. But this would only account for a small fraction of the total energy budget, and therefore additional processes probably contributed to slip weakening during earthquake rupture.     

孔洞型储层电阻率理论模拟及影响因素

碳酸盐岩储层导电机理复杂,电阻率影响因素众多,储层划分及流体性质识别难度较大。通过构建合理的孔
隙结构物理模型,理论模拟储层电阻率,并对各种影响因素（喉道粗细、地层水电阻率、岩石基质电阻率、孔洞延展方
向及大小等）逐一进行分析,进一步探讨了各因素对电阻率的影响程度,较好地解释了电阻率异常层的成因。孔洞型
储层电阻率随喉道直径增加快速下降,而随基质、地层水电阻率增加而增大;平行电流方向的孔洞延展对电阻率的影
响高于垂直电流方向的孔洞延展,孔洞尺寸沿着电流方向增大,电阻率呈降低趋势。喉道直径对电阻率的影响高于孔
洞尺寸;喉道直径对全含水岩石电阻率的影响大于全含油,而岩石基质电阻率、地层水电阻率、孔洞延展方向及大小则
相反。     

断层破碎带注浆加固稳定性综合测试

断层破碎带岩性复杂、节理发育,为维护破碎带影响范围内巷道围岩稳定性,降低突水风险,常对其进行超前注浆加固。以淮南潘二煤矿F1断层为例,提出采用钻孔光纤及电法测试技术,对巷道掘进过程中断层破碎带注浆加固稳定性进行动态监测和分析。根据巷道掘进速度,定期采集钻孔应变和电阻率数据,分析了应变及电阻率分布特征及演化规律,指出断层破碎带注浆加固后场源变化特征与正常岩层区段具有明显差异性,表明注浆加固将有效改善破碎区段岩层物性。根据光缆应变分布及电阻率分布特征,结合巷道围岩地质属性,认为断层破碎带注浆加固后稳定性得到有效提升,断层活化变形程度较小。     

水平井随钻电磁波电阻率数值模拟

随钻电磁波电阻率随着钻井技术进步市场和份额逐渐增加,由于水平井测量环境与直井存在较大差别,仪器受到影响因素也与直井不同,明确水平井中随钻电磁波电阻率的测井响应规律有助于水平井测井资料解释。依据电磁波电阻率测量原理,根据Chew理论,推导了TI介质中电磁场的波场分解,进而建立三维空间电磁波电阻率数值模拟正演方法。模拟了不同工作频率、不同相对井斜角、不同围岩电阻率以及地层界面情况下电磁波电阻率的测井响应规律。结果表明:幅度比和相位差随着地层电阻率的增大而减小,表现出与地层电阻率呈单调递减的函数关系;相位差对地层电阻率的敏感程度明显优于幅度比,适用的地层范围更大;井斜角越大,地层界面上下地层电阻率对比度越高,越容易在层界面附近产生"极化角",有助于识别地层界面;相同工作频率,围岩对幅度衰减电阻率的影响要大于相位差电阻率的影响;相同测量方式,围岩对低频工作模式的影响要大于对高频工作模式的影响;随井斜角的增大,幅度衰减电阻率与相位电阻率出现分离;工作频率越高,不同源距的电阻率值分离程度大。     

三山岛金矿深埋蚀变硬岩真三轴压缩下的力学性质

以深部三种不同的蚀变岩为研究对象，利用真三轴加载系统和声发射监测系统，对岩样进行加载试验和声发射监测试验，对三种蚀变岩的变形、强度、破裂演化过程及微观破坏机制进行分析.试验结果表明:受动力变质作用和蚀变作用影响，三种蚀变岩的力学性质有较大差异.蚀变后产生方解石含量高的岩样脆性大，破坏过程最剧烈，弹性能释放最快;遭受严重动力变质作用和发生碳酸盐化蚀变都会降低蚀变岩的强度，且其抵抗和容纳变形的能力较弱，岩石容易破坏;蚀变产物中白云石含量高会导致蚀变岩主裂纹扩展方向发生偏转.