大尺度垂悬岩体力学参数的确定

以柿竹园多金属矿为工程背景,研究确定该矿垂悬部分岩体的岩体力学参数.在工程现场进行实地的节理裂隙调查,对调查结果进行统计分析,利用科学和工业研究委员会(CSIR)地质评价体系对岩体进行质量分级;系统研究了各种岩体抗拉强度、抗压强度、变形模量、粘聚力以及内摩擦角的确定方法,最终主要以Hoek-Brown准则为基础,结合其他方法,综合评判确定岩体力学参数.结果表明,大尺度垂悬岩体质量好,不同方法得到的力学参数值有所差别,综合评价能够较合理地得到适合于工程实践的岩体力学参数.     

鄂尔多斯盆地C区长8储层岩石力学参数剖面建立方法

为了精确预测鄂尔多斯C区长8储层岩石力学表征参数,在文献调研基础上,归纳总结出岩石力学性质表征参数的预测方法,并结合研究区资料,利用纵波时差和体积密度联合预测横波时差、密度与纵横波速度联合预测岩石弹性参数、自然伽马和体积模量预测岩石强度参数。研究表明:岩石弹性参数预测方法主要包括密度与纵横波速度联合预测法、泥质含量估算泊松比预测法;岩石强度参数主要利用泥质含量和杨氏模量预测。基于上述方法建立的C区长8储层岩石强度剖面较好地揭示了单井岩石力学参数纵向变化特征。     

Determination of Mechanical Parameters for Suspended Rockmass of Long Span

以柿竹园多金属矿为工程背景,研究确定该矿垂悬部分岩体的岩体力学参数.在工程现场进行实地的节理裂隙调查,对调查结果进行统计分析,利用科学和工业研究委员会(CSIR)地质评价体系对岩体进行质量分级;系统研究了各种岩体抗拉强度、抗压强度、变形模量、粘聚力以及内摩擦角的确定方法,最终主要以Hoek-Brown准则为基础,结合其他方法,综合评判确定岩体力学参数.结果表明,大尺度垂悬岩体质量好,不同方法得到的力学参数值有所差别,综合评价能够较合理地得到适合于下程实践的岩体力学参数.     

Radon变换在纵横波分离中的应用研究

波场分离是把弹性波场分解成纯纵波和纯横波两部分,从而能更准确、有效地描述地下介质信息。分析了目前常用的P-P波和P-SV波分离方法(Radon变换法),将其应用到全波场的纵横波分离;并结合纵横波的运动学和动力学特征,给出了3种不同Radon变换法分解纵横波的具体计算公式。针对不同的Radon变换法设计合理的参数,对理论模型的正演模拟数据进行纵横波分解试算。计算精度和计算效率的对比结果表明在全波场纵横波的分离过程中,高分辨率Radon变换的分离效果比较好。     

大冶铁矿露天岩体粘聚力模糊综合评价研究

岩体结构性和非均质性决定力学参数c，φ是各个因素作用下一个综合值，同时由于影响因素繁多、机理复杂和工程地质条件的复杂性，c，φ具有很强的模糊性。影响岩体的力学性质的因素很多，对于边坡问题主要因素有岩块力学性质、结构面的自然特征、岩体结构、水文地质条件、风化作用、爆破作用等。这些因素本身就具有很强的模糊性。文中结合黄大冶铁矿采场边坡工程，根据边坡岩体所处工程地质环境，采用多级多因素模糊综合评价法区分不同因素对边坡影响大小综合处理得到合理的力学参数。     

泥页岩动静态弹性力学参数实验研究

为研究不同条件下泥页岩动静态弹性力学参数的变化规律,建立动静态弹性力学参数关系表达式,对三块泥页岩岩样开展动静态弹性力学参数实验,研究了不同围压和温度对泥页岩声波速度、动态杨氏模量、动态泊松比、静态杨氏模量和静态泊松比的影响。研究结果表明:岩样纵、横波波速均随围压增大呈增大,随温度升高呈减小的趋势。温度和围压对泥页岩动静态弹性力学参数均有影响,动态弹性力学参数值大于静态弹性力学参数值,动、静态杨氏模量和动、静态泊松比随不同围压和温度的变化规律呈现出较大差异。由于泥页岩岩样的裂缝发育,非均匀性强,从而造成该批次岩样间的动、静态杨氏模量与动、静态泊松比数据离散无规律。而同一个岩样同一温度条件下动、静态杨氏模量有较好的相关性,并回归得到了该岩样动态杨氏模量和静态杨氏模量关系表达式。     

高边坡岩体结构面各向异性检测与稳定性分析

针对风化边坡岩体内存在对岩体强度有重要影响的定向排列裂隙结构软弱面及剪切带，从而导致边坡岩体的剪切波速度各向异性，分析了各向异性介质中弹性波的传播特征，论证了应用弹性波技术探测岩体结构面及其各向异性的可行性，提出了基于纵波震源、地震转换波技术的岩体结构面检测技术及动力学特性各向异性的测试方法，以西南某高速公路岩体边坡工程为例进行检测研究。研究结果表明：边坡结构面的反射波场具有各向异性特征，转换横波分量能量、频谱特征、测线交点处的闲合差是反映地层各向异性的重要指标参数；采用瞬态面波法可以反映岩体动力特性的各向异性特征。采用所提出的方法可以有效地反映边坡结构面度其各向异性，以确保边坡岩体的动力稳定。     

低渗透岩石声学特征及在含气性预测中的应用

针对低渗透储层含气性定性识别、定量预测困难等问题,开展了模拟地层条件下的声学岩石物理实验,定量 研究了围压、孔隙压力、有效应力和孔隙流体等对纵、横波速度的影响。系统分析了纵横波速度、弹性参数等与含气饱 和度的关系,并基于Krief 弹性参数预测方法对实验结果进行了验证分析。实验和数值模拟结果表明,岩石的声学性 质受孔隙度、压力、孔隙流体性质等因素的综合影响,纵横波速度比波阻抗交会和纵横波平方交会截距对孔隙流体 性质较为敏感,可用于含气储层的识别与评价,对利用声波测井资料进行储层流体性质识别具有重要指导意义。     

根据工程岩体分级选择岩体力学参数的探讨

对比与分析工程地质力学分级（RMR）法和《工程岩体分级标准》中所推荐的岩体力学参数之间的关系。结果表明，两种岩体分级方法所推荐的岩体力学参数值基本一致。在武汉钢铁（集团）公司程潮铁矿矿岩工程质量分级的基础上，对该矿－330m分段矿岩的 力学参数进行了选择。     

卸荷岩体力学参数劣化规律的细观损伤分析

基于细观损伤力学和卸荷岩体力学理论,以铜坑矿92号矿体连续卸荷开挖试验采场岩体力学参数为初始值,运用RFPA软件,建立岩体卸荷计算的等效数值模型,并对分步连续卸荷进行计算,研究岩体卸荷破坏过程和声发射效应,得到卸荷岩体力学参数的变化曲线以及卸荷岩体力学参数的劣化规律.研究结果表明:卸荷第19步即卸荷量为3.8 MPa时,岩体发生破坏失稳;在卸荷过程中,岩体力学参数均呈逐渐弱化的趋势,其中内摩擦角、黏聚力和弹性模量随卸荷的推进逐渐减小,最终值分别相当于初始值的54％,50％和52％;泊松比则逐渐增大,最终值相当于初始值的1.16倍.这表明卸荷效应劣化了岩体力学参数,得到的卸荷岩体力学参数劣化规律拟合曲线和方程为采动卸荷力学响应的动态分析提供了依据.     

刻槽法拾取岩样横波波速的试验方法

在小尺寸试件拾取横波难度高的情况下,根据波的传播规律,通过试件底部界面刻槽的方法,对反射纵波形成绕射,消除了反射纵波对横波初至的干扰,成功地实现了利用纵波探头拾取小尺寸岩样横波速度的测试.通过试验,利用纵波探头获得了岩样的横波速度参数,计算了横波速度各向异性系数.研究表明,层状结构岩石横波速度变化规律与纵波速度变化规律相似,即遵循椭圆方程的规律.通过顺层方向纵、横波速度的比值分析,证明试件底部界面刻槽测试横波的测试方法是合理的.     

一种碳酸盐岩储层横波速度估算方法

根据岩石物理理论,使用相关岩石物理模型分别计算岩石基质、干燥岩石骨架以及饱和岩石的弹性模量,进而计算碳酸盐岩储层的横波速度。基于碳酸盐岩孔隙的形状和连通性,将孔隙划分为孔洞、粒间孔隙、裂隙及泥质孔隙四种类型,对应地分别计算各类孔隙的纵横比和孔隙度,确定碳酸盐岩储层孔隙微结构参数。提出基于自适应遗传算法的矿物组分弹性模量计算方法,使用实测纵波速度作为约束条件反演求取岩石矿物组分的体积模量和剪切模量,确定碳酸盐岩储层的岩性参数。将该横波速度计算方法用于实际研究区的测井资料,取得了较好的效果,证明了方法的有效性,为复杂碳酸盐岩储层预测提供了有利的帮助。     

致密储层各向异性地震岩石物理建模及应用

针对致密砂岩储层低孔低渗及微裂缝发育的特点,提出一种适合致密孔隙裂缝型储层的岩石物理模型构建方法:首先,在岩石基质中利用有效介质理论添加含流体孔隙,然后利用结合Hudson理论和各向异性Gassmann理论推导得到的各向异性流体替代方程添加含流体裂缝。基于构建的岩石物理模型,定量分析裂缝密度、裂缝形状、充填流体等储层岩石的物理性质对饱含流体岩石的纵横波速度的影响。采用某研究区实际井资料对该方法进行试算,完成纵横波速度的估算和裂缝储层各向异性参数的提取,纵横波速度的估算值与其实测值的吻合程度较高,且各向异性参数能够较好地反映裂缝发育位置,证明了本文方法的有效性。     

VTI介质三维VSP多波联合叠前AVA岩性参数反演方法及应用

三维三分量(3D 3C) VSP属于地下地震勘探方法,三维三分量VSP地震资料合有深度和丰富的地层岩性信息,有地面地震不可比拟的优势.为了发挥和应用三维三分量VSP资料的优势,提高油气勘探的成功率,需要反演出准确的岩性及弹性参数,用于精确预测储层、识别流体性质.以各向异性介质(VTI)弹性波传播理论为基础,研究多波精确振幅特征方程(AVA),并在此基础上建立了三维各向异性介质VSP多波联合叠前AVA反演岩性参数理论和方法.该方法利用对3D 3C VSP资料处理的NMO道集,直接反演地层纵波速度、横波速度、密度及2个各向异性系数,在此基础上可进一步计算得到地层的弹性参数,这些参数对岩性及流体识别有重要作用.这套纵横波联合叠前反演方法适应直井及斜井3D 3C VSP资料,并经实际斜井3D 3C VSP资料处理,得到了与实际储层吻合的反演结果,证明了该方法的正确性和有效性.     

基于岩石物理模型的页岩气储层横波速度估算方法

页岩的微观结构相对于常规储层更加复杂,目前大多数应用于估算横波速度的岩石物理模型仅适用于各向同性岩石。考虑页岩储层中粘土颗粒的定向分布和水平缝引起的各向异性,本文综合自相容近似(SCA)、微分等效介质模型(DEM)、Backus平均和Brown-Korringa方程,构建了一种适用于页岩的各向异性模型;然后将矿物组分、孔隙度和孔隙纵横比等代入到所建立的各向异性模型中,即可获得相应的横波速度。岩样测试数据和测井数据的计算结果表明,利用该模型估算页岩的横波速度与实测数据吻合得很好,与各向同性有效介质模型相比具有更高的精度。     

用人工神经网络方法辨识岩体力学参数

研究了用人工神经网络辨识岩石工程岩体力学参数的基本原理、网络结构、网络训练样本的获得及网络训练方法·在此基础上,提出了用人工神经网络辨识岩石工程岩体力学参数的方法和步骤,并给出了一个参数辨识实例·结果表明,依据巷道变形观测,用神经网络辨识岩石工程岩体力学参数是可行的·该方法为研究岩体物理力学性质参数和岩石工程初始地应力条件提供了一个有效途径,尤其适用于软岩情况下岩体力学参数的辨识·     

基于贝叶斯理论的振幅随偏移距变化三参数同步反演

受多种因素的影响，常规叠后地震道波阻抗反演不能得到可靠的波阻抗及其他岩性信息，而叠前波阻抗反演却可以得到比常规叠后波阻抗反演更丰富、更有效的岩性信息。为此建立了振幅随偏移距变化（AVO）波阻抗反演公式的一阶差分模型及褶积模型，推导了基于贝叶斯理论的AVO波阻抗反演公式，给出了采用Huber分布作为模型参数的先验分布及测井数据的参数协方差矩阵作为约束条件的实现方法，并利用共轭梯度法计算了纵、横波阻抗及密度。结果表明，利用该方法可提高叠前反演问题的稳定性和反演结果的可靠性，反演得到的纵、横波阻抗及密度可用来进一步计算流体及孔隙度等信息，为岩性及含油气性解释提供可靠依据。     

深埋隧道围岩滑移面验证及稳定性分析

为了采用安全系数分析深埋圆形盾构隧道稳定性,以隧道围岩弹塑性区域的应力分布为基础,采用变分方法验证围岩滑移面的分布形态.将围岩简化为理想弹塑性材料,结合弹塑性区域应变分布获得围岩极限塑性半径.基于Mohr-Coulomb准则,选取隧道安全系数为极限塑性半径内沿隧道滑移面围岩的抗剪强度与剪切力之比,获得以安全系数为隧道稳定性指标的分析方法.通过算例分析得出极限应变与屈服应变比值、围岩力学参数和支护参数与隧道相对塑性半径和安全系数的关系.研究结果表明:增加围岩内聚力、内摩擦角及支护压力能有效抑制隧道塑性区半径发展与提高隧道安全系数;围岩变形协调能力越好,整体越稳定.     

方位各向异性介质的裂缝预测方法研究

对于裂缝性储层 ,应用纵波和转换波资料提取波场特征参数 (如速度 ,振幅 )反演的裂缝走向、裂缝密度等参数来研究裂缝。基于纵波震源三分量地震资料 ,提出了方位各向异性介质的裂缝预测方法。对经过压缩后的转换波剖面及纵波剖面进行速度反演 ,获得了裂缝参数 ,其中包括与裂缝密切相关的各向异性系数γ和描述潜在气藏的裂缝密度参数。综合利用P波、转换波的各向异性 ,可以更客观、更准确地预测介质的裂缝 ,实际资料应用证实该方法可行。     

复杂地层岩石力学参数实时求取方法——以塔里木盆地巴楚隆起为例

非常规油气、干热岩、超深井等领域的钻完井工程对岩石力学服务的及时性与准确性提出了迫切需求,基于矿物及干酪根等岩石骨架组成成分具有固定的岩石物理及岩石力学特性,通过低成本、低风险、高实时性、高采样率的岩石成分录井技术开展岩石力学参数求取方法研究,以偶极子阵列声波计算岩石力学参数的模型作正演,确定通过矿物计算岩石力学参数的可行性,然后以组成矿物的元素成分直接构建岩石力学参数,并对两种方法进行对比。653个复杂岩性数据点,正演法计算的杨氏弹性模量、泊松比的平均相对误差分别为16.3%、9.8%;直接法计算的杨氏弹性模量、泊松比的平均相对误差分别为10.0%、6.8%。结果表明,通过元素直接构建的岩石力学参数具有更高的精度,在岩性相对简单的地区应用效果更好。