岩土体显微组构与力学性能关系研究现状与展望

岩土体的显微组构特征是岩土体的重要特征之一，在很大程度上决定其物理力学性能，但岩土体显微组构和力学性能关系的研究还是一个尚待开发的新领域。综述了岩土体显微组构与力学性能关系的研究现状、研究方法和基本理论、研究目的和意义以及存在的问题，同时，突出强调了岩土体显微组构对岩土体力学性能的控制作用。侧重讨论了岩土体显微组构、力学性能以及二者关系研究的有关问题，提出了今后的研究方向。     

基于图像处理与神经网络的岩石组构识别

针对岩石薄片组构鉴定的复杂性问题,基于岩石薄片数字图像的数值分析,提出一个自动进行岩石组构识别分类的系统方法:使用图像处理技术对岩石薄片的灰度数字图像进行特征提取,将其作为神经网络的输入,网络输出是图像对应的岩石组构类别;使用来自鄂尔多斯盆地苏里格地区的100幅岩石薄片图像进行实验,神经网络的训练集、验证集和测试集随机分为70、15和15幅图像,测试结果表明自动识别岩石组构的正确率达93.3％.该方法对于地学问题具有较好的综合判别能力,可以快速和准确地进行岩石组构识别.     

平驿铺组陆源碎屑岩的组构特征及其变化规律研究

分布在四川平武平驿铺一带的下泥盆统下部的砂～砾岩层顶、底出露齐全,反映该地史时期地壳运动状态的陆源碎屑建造类型在我国南方具有广泛的代表性,属同期沉积地层的标准剖面,早为地质学界公认并命名为“平驿铺组”——(D_1P)。平驿铺组陆源碎屑岩的物质组分、结构自下而上呈现有规律的变化,反映了本区早古生代末,晚古生代早期地壳运动状态及其沉积相的基本特征。     

基于图象处理的岩石组构测定方法

鉴于传统的岩石组构测量方法比较繁琐，提出了一种基于图象处理的岩石组构测定的新方法。此方法可将图象x-y平面内比较难测量的方位角转化到Hough域θ-θ坐标下，统计分析各个方位角，判断是否存在优选方位并计算岩组的优选方位角，Hough域的叠加值反映了对颗粒方位角识别的置信度；对于一些细微的、离散的岩石颗粒进行统计分析，给出矿物颗粒偏光性的解决方法。实际资料处理结果表明，相对于传统测量方法，采用基于图象处理的方法对岩石组构进行测定，其抗噪性好，减少了在目测过程中产生的误差，提高了岩组测量效率，能在岩石构造分析中获得更多、更准确的地质信息。     

周期水压力作用下砂岩变形试验与小波分析

为了研究周期水压力对岩石的变形特性,利用MTS815岩石力学多功能试验机,对砂岩试样进行了不同轴向应力(峰值强度σmax的60%、70%和80%)条件下孔隙水压力循环试验,还运用Matlab中小波分析对岩石变形曲线中常见的不规则小变形波动干扰曲线进行处理.试验结果表明:随着恒定轴向应力的增大,周期水压力作用下疲劳变形将加速岩石的破坏;随着孔隙水压力循环次数的增加,塑性滞回环呈疏一密一疏的变形演化过程;运用小波分析方法对周期水压力作用下砂岩受多种因素的干扰的变形曲线进行分解、重构处理及评价,从而得到最优分解尺度的基本曲线较好的吻合了试验曲线,更好的揭示了岩石变形的演化规律.     

阿克塞盆地和肃北盆地中新世沉积特征及其与阿尔金断裂关系的研究

阿克塞盆地和肃北盆地分列于阿尔金断裂两侧,形成于中新世,有人认为它们曾是统一的盆地,在中新世末期由于阿尔金断裂的活动而被分割。然而砂岩成分分析表明,这两个盆地具有不同的物源特征：阿克塞盆地主要以石英和岩屑为主,含有大量的变质岩岩屑;肃北盆地主要以石英和长石为主,含有大量的岩浆岩岩屑。这两个盆地也具有不同的重矿物组合,与阿克塞盆地相比,肃北盆地含有较多的不稳定矿物（绿帘石和角闪石）。两个盆地的形成及演化均受控于阿尔金断裂,但它们最初并非为统一的盆地。推断阿尔金断裂在渐新世开始走滑,并造成阿尔金山隆升,控制阿克塞盆地的沉积;阿尔金断裂的走滑运动造成党河南山抬升,形成了肃北盆地。     

水化学作用下砂岩力学特性劣化试验研究

日益严重的环境污染加剧了水化学环境对工程岩体和露天石像的腐蚀作用,尤其是最为敏感的砂性岩体。研究长期水化学腐蚀作用下砂岩的宏观力学特性的劣化情况及微观作用机理对预防及评价水化学环境对砂岩腐蚀具有重要意义。采用三点弯曲、薄片鉴定、扫描电镜和能谱分析等测试方法对比研究了砂岩在不同pH、Na_2SO_4溶液浓度及浸泡时间后的力学特性和微观结构特征。试验结果表明:水化学作用对砂岩胶结质溶蚀劣化影响显著,酸性增强和作用时间增长会进一步加剧砂岩劣化,酸性减弱对砂岩试样的劣化有抑制作用;砂岩的腐蚀劣化宏观上表现为强度、模量和断裂韧度减小,脆性特征逐渐减弱,延性特征增加;在微观上除矿物成分的改变外,其颗粒大小及形状,孔隙、裂隙等微细观结构也发生明显改变。     

川井坳陷赛汉组沉积物源分析及其对砂岩型铀成矿的控制作用

为明确晚白垩世赛汉期盆地沉积期构造分区、充填过程和沉积相空间分布,本文运用岩矿鉴定、重矿物分析、岩石地球化学特征分析等方法,讨论了川井坳陷赛汉组沉积物源,认为赛汉组碎屑岩具有低成熟度和近源堆积特征,重矿物成分主要以磁铁矿、石榴石为主,与蚀源区花岗岩相似;赛汉组稀土元素配分曲线表现为明显Eu负异常和右倾,微量元素曲线表现...     

罗平煤矿勘探复杂地层组构分析与防塌技术研究

罗平煤矿勘探地层复杂,泥页岩和煤层的稳定是最主要的问题。利用XRD(X-ray diffraction)和SEM(scanning electron microscope)技术对该区地层岩心进行微观组构分析表明,该地层伊蒙混层含量高,易引起孔壁不均质膨胀而坍塌;颗粒间接触呈泥质重胶结,岩层微孔隙发育,且易溶残余物多,极易受孔内流体介质侵蚀造成孔壁坍塌。根据以上特点并结合钻井液与孔隙流体之间的驱动原理,研究提出了相应的防塌钻井液体系,通过室内性能测试与防塌试验,以及现场应用的实际效果证明,上述防塌钻井液体系能适用罗平煤矿地质勘探,具有较好的防塌护壁效果。     

岩石矿物成分与可钻性关系研究

钻井地层岩石的物理力学性质和矿物成分性质是实现科学快速钻井的基础数据,但是矿物成分对可钻性的影响一直没有得到重视。取一研究油区以录井资料的地层岩屑为研究对象,对塑性泥岩、细砂岩和砾岩三种岩屑进行了较全面的矿物成分鉴定分析。研究结果表明,研究油田区块岩石的矿物成分主要以石英、粘土、斜长石、方解石和正长石五种矿物成分为主。矿物成分中含量较高的粘土和斜长石含量随井深增加而降低;石英含量随井深增加而增大。泥岩的可钻性级值随粘土的增加有增加趋势,随石英含量的增加而增大。砂岩的可钻性级值随粘土含量的增加有降低趋势,而随石英含量的增加而增大。砾岩的可钻性级值随粘土和石英含量的增加而下降。     

基于高压压汞实验致密砂岩储层分形特征及控制因素

以鄂尔多斯盆地南部延安-甘泉地区延长组长6致密砂岩储层为例,通过铸体薄片、扫描电镜分析、X射线衍射和高压压汞实验,结合分形理论,确定了目标储层分形特征,并讨论了分形维数与储层物性、孔隙特征、矿物成分之间的关系。研究结果表明:研究区长6段储层孔隙以粒间孔、溶蚀孔为主,其为特低孔、致密储层;储层分形维数普遍大于2.5,孔隙结构复杂,分选性差,非均质性强;分形维数与孔喉特征参数有较好的相关性,分形维数越大,孔隙分布不均匀,连通性差,储集能力与渗流能力越弱;分形维数与矿物成分之间也具有良好的相关关系,矿物成分及其含量是决定孔喉复杂程度的影响因素,进而反映着储层的质量和孔隙结构特征。     

融合随钻核磁共振与机器学习的疏松砂岩储层孔隙结构评价新方法

针对疏松砂岩常规物性、压汞实验难度大,岩心标定测井评价孔隙结构精度低的特点,通过随钻核磁共振测井T₂谱、铸体薄片分析资料,采用特征参数提取、主成分分析、高斯混合聚类算法,对研究区储层孔隙结构进行分类。研究结果表明：随钻核磁共振T₂谱中能够提取表征孔隙连通性、大小及分布的13个特征参数,经主成分分析、高斯混合聚类算法处理解释后,研究区储层孔隙结构分为Ⅰ—Ⅴ共五类,T₂谱逐渐向左偏移,小孔隙占比逐渐增大,岩性从粗砂岩过渡至细-中砂岩,孔隙类型从粒间孔过渡至粒间溶孔,孔隙结构逐渐变差。     

砂岩中自生粘土矿物的研究现状、内容和方法

自生粘土矿物是砂岩中重要的填隙物,也是砂岩成岩阶段划分的重要指示矿物。该类矿物在油气勘探开发过程中备受关注。随着石油工业的大发展,砂岩中自生粘土矿物的研究,目前已取得了长足进展。本文以高岭石、伊利石、绿泥石和蒙皂石等砂岩中常见自生粘土矿物为例,从研究现状、内容和方法三方面综述砂岩中的自生粘土矿物。通过大量的文献调研认为：研究内容主要包括矿物学特征、赋存状态（产状）、发育机理及对储层物性的影响等方面;薄片鉴定、染色分析、热分析、X-射线衍射分析和扫描电镜相结合是研究砂岩中自生粘土矿物的常规手段,目前亟待发展特色研究方法。     

大足大佛湾石刻岩石微观与力学特性研究

为了给大佛湾石刻造像的病害治理提供依据,采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和岩石力学试验系统等对该区域内岩样的矿物成分、微观结构和力学特性进行分析。结果表明,石刻区域内岩石的矿物成分以石英、钠长石、方解石、黏土矿物为主,且由于黏土矿物和方解石的含量与分布不同,造成了砂岩外观颜色的差异;区域内岩层没有变形改造,砂岩内部存在较多微孔隙而泥质砂岩、泥岩的结构较为致密,且水对岩石的结构有溶蚀、淋滤等破坏;区域内岩石的力学性质受黏土矿物的影响较大,通过力学试验得出的基本力学参数显示,与天然状态相比,岩样在饱水状态下的强度明显降低。     

砂岩抗压强度与声波时差关系的实验研究

测井资料中的声波时差可反映岩石的抗压强度，声波时差越小，岩石抗压强度越高。在室内对辽河和冀东油田的砂岩标准岩样进行了抗压强度实验，建立了各种围压下岩心抗压强度与声波时差的回归关系。结果表明，无论是在常压还是在围压下，砂岩强度与声波时差均呈负指数关系。利用该关系式建立了出砂判别模式和井壁稳定性分析模式。在实践中取得了较高的符合率。     

砂岩抗压强度与声波时差关系的实验研究

测井资料中的声波时差可反映岩石的抗压强度 ,声波时差越小 ,岩石抗压强度越高。在室内对辽河和冀东油田的砂岩标准岩样进行了抗压强度实验 ,建立了各种围压下岩心抗压强度与声波时差的回归关系。结果表明 ,无论是在常压还是在围压下 ,砂岩强度与声波时差均呈负指数关系。利用该关系式建立了出砂判别模式和井壁稳定性分析模式 ,在实践中取得了较高的符合率。     

地层条件下砂岩储层的AVO响应模板

在实验室对WXS凹陷的W3地层岩芯样品进行了地层压力和温度条件下的密度、孔隙度和声波速度测试,基于岩石物理模型提出一种集成目标储层孔隙度、厚度和饱和流体信息的AVO响应模板制作方法。该方法以砂岩孔隙度与干燥状态下的密度和纵、横波阻抗的线性关系为核心,利用Gassmann流体替换技术构建岩石物理模型,通过正演模拟获得不同...     

砂岩粒度分析计算机方法研究与对比

利用显微图像采集软件,在计算机下进行粒度分析是一种新的尝试,可以改变传统的粒度分析在显微镜下工作易疲劳、操作繁杂等缺点,将薄片图像转移到计算机上,具有准确的标记已检测区域、明晰粒度数据、采集并保留测试图像资料等诸多优点。文章简述砂岩计算机下薄片粒度分析思路与测试方法,应用1/250000阿亚克库木湖幅的10个薄片,并将测试结果与已知数据进行了对比,粒度参数数据基本一致,认为此方法具有科学性和实用性。在计算机下进行粒度分析工作的方法,是结合科技发展的新思路。     

基于损伤力学的砂岩蠕变模型研究与参数辨识

在Burgers模型的基础上,应用损伤力学的原理,通过引入3种不同的损伤变量演化规律,建立了改进Kachanov蠕变损伤模型、应变控制蠕变损伤模型和统计损伤模型,模拟向家坝砂岩三轴蠕变试验,并进行模型参数辨识及参数敏感性分析.3种蠕变损伤本构模型都能够较好地模拟蠕变全过程曲线,且各模型对曲线的模拟有着各自的特点.对比分析各个蠕变损伤模型,说明了提出的3种蠕变损伤本构模型都能够很好地反映砂岩的流变特性,但相比而言统计蠕变损伤模型更具有优势.本文研究为岩石工程的长期稳定性分析提供了理论参考.