含孔隙流体夹杂岩石的等效弹性常数

一般岩石块体中包含若干孔隙,孔隙中含有不同的流体.孔隙和流体对岩块的弹性特性有较大的影响.本文构建了一种"岩石胞元",该胞元由一个孔隙流体夹杂和岩石基体组成.基于Eshelby等效夹杂原理推导出岩石胞元的等效弹性常数张量的表达式.当岩石胞元的孔隙占比与岩块孔隙率相等时,则岩石胞元布满岩块,此时岩块等效弹性常数与岩石胞元的弹性常数相等.当孔隙占比大于岩块孔隙率时,岩石胞元总体积小于岩块体积,岩块等效为岩石胞元和岩石基体的组合体,此时岩块的等效弹性常数为两者弹性常数的体积加权平均值.分析表明,岩石胞元的孔隙占比取值与岩块基体和孔隙流体的特性密切相关,可由试验确定;岩块等效弹性模量随着孔隙率的增大而减小,随着孔隙流体夹杂弹性模量的增大而增大.本文岩块弹性常数估计结果与已有理论和试验结果进行了比较,具有较好的一致性.     

梵净山的蘑菇岩

请看封面这张照片:一块巨石拔地而起,直破青天,多神!多奇!这就是梵净山有名的蘑菇岩.由于特殊的地形地貌和特定的气候条件,这里也能出现峨嵋山、庐山那样的"宝光"奇景.每当月夜,人们还会发现自己巨大的身影清晰地映射这块巨大的岩石上.大自然的奥秘再加上神话般的渲染,梵净山这个有名的游览圣地不仅吸引着古往今来的游客,也吸引着探索大自然的科学家们.今年四、五月间,贵州省环境保护局和省环境科学学会邀集一些科学家和专业工作者,对梵净山自然保护区进行了一次综合性科学考察.     

激光破岩温度应力数学模型的建立与实验研究

激光破岩是一种全新的破岩方法。现有对激光破岩数学模型的研究大多为传热学方面。在激光与岩石的作用过程中,其岩石内部温度应力能够使岩石形成裂缝,加速岩石的破碎。在调研现代激光破岩技术研究的基础上,通过传热学的基本理论和前人已经建立的激光破岩数值传热模型,根据弹性力学基本理论,建立了激光破岩的温度应力模型,得出激光与岩石作用时岩石内部裂缝形成的初始区域。并通过激光破岩实验,实际观察了激光破岩的物理现象,针对不同类型的岩石进行了中低能量激光破岩实验,研究了激光对不同种类的岩石作用时的作用机理,提出激光破岩机理会根据岩石的种类的不同而不同,而并不是一成不变的,并对其进行了分类阐述。     

布敦岩沥青改性沥青高温性能分析

利用扫描电镜(SEM)观察布敦岩沥青及其岩石矿物的细观结构,并对布敦岩沥青中岩石矿物进行X射线衍射试验(XRD)分析其组成成分;通过沥青高温性能常规试验、Brookfield旋转黏度试验、动态剪切流变试验对布敦岩沥青改性沥青的高温性能进行系统研究.结果表明:布敦岩沥青是"沥青—矿物"共混物,其岩石矿物主要成分为CaCO_3;布敦岩沥青改性沥青高温性能明显优于70#基质沥青,且布敦岩沥青掺量越高,其高温性能越好;布敦岩沥青改性沥青的车辙因子G*/sinδ与试验温度之间有较好的指数函数关系,而与布敦岩沥青掺量之间有较好的线性函数关系;布敦岩沥青改性沥青的等车辙因子临界温度T_(G*/sinδ)与布敦岩沥青掺量之间有较好的线性函数关系;试验温度较低时,布敦岩沥青掺量的变化对改性沥青高温性能的影响更为显著.     

松树沟超鎂铁质岩中的鎂-鎂铁閃石

松树沟超镁铁质岩体主要由纯橄岩组成,其次为斜方辉橄岩、透辉橄榄岩,而斜方辉岩、透辉岩等出露较少。上述岩石一般比较新鲜,仅在岩体边部发育有比较强烈的蛇纹石化,此外,在岩体内的各类岩石中都程度不同地发育着角闪石化现象。该角闪石按形态可分为两种:     

条山铁矿矿体(层)特征

条山铁矿处于桐柏——大别山变质带西部,二郎坪群构造带内,矿区发育三条矿带,经变质而成的斜长角闪(片)岩,黑云斜长片麻岩夹大理岩透镜体。矿体顶板岩石一般为矽卡岩、斜长角闪片岩、少数为条痕状混合岩,底板围岩与顶板围岩基本相同,局部地方矿体顶板直接与大理岩接触,底板直接与混合岩接触。     

论岩组工作中确定构造要素的简单方法

岩组分析的基本目的,是为了了解岩石在漫长的地质年代中所经历的历史,也就是它受力的历史。在构造力的作用下,岩石发生形变乃至破裂,都将引起构成岩石的矿物内部发生变化,而岩组分析则可准确地测量出岩石受力的方位和各种构造要素。然而,岩组工作却存在着下述三个问题:①由于岩组工作是利用概率统计的方法,     

牙轮钻头牙齿破岩有限元分析

牙轮钻头是石油钻井中主要的破岩工具。牙轮钻头的破岩是通过其齿圈上的牙齿和岩石相互作用完成的。本文通过建立牙轮钻头单个牙齿与岩石互作用模型,用有限元方法完成了牙轮钻头破岩过程的分析,获得岩石的破碎坑;进一步通过等效应力云图确定了牙齿破岩过程牙齿及岩石的应力分布情况,为进一步分析牙轮钻头破岩效率提供依据。     

浅埋煤层覆岩三轴渗透试验及渗流-应力耦合方程

研究浅埋煤层覆岩,尤其是风化岩石在采动条件下的渗透性与应力变化的关系,对揭示松散含水层下开采顶板突水机理具有重要意义。运用采自潘三煤矿西风井浅部煤层覆岩样进行三轴全应力-应变渗透试验,分析了风化和未风化岩石在变形破坏中的渗透率变化规律,并拟合出渗流-应力耦合方程。研究结果表明:无论风化与否,岩石一般皆在峰值后的应变软化阶段渗透性能才达到最大,峰值前的应力-渗透率的关系呈负指数函数关系,而峰值后二者呈现正指数关系;风化岩石或软弱岩石在屈服后,渗透率的增长倍数远远不如硬质岩石,表明顶板软弱覆岩即使受采动破坏的影响,其渗透率也变化不大,这对松散含水层下采煤缩小防水煤柱开采是有利的。     

嵌岩桩及较破碎岩石地基灌注桩承载性状探讨

完整、较完整岩石地基上的嵌岩桩的理论研究已相对比较完善,然而通过实际工程对嵌岩桩影响因素的研究相对较少。同时,对于嵌入较破碎岩石地基中的桩,规范没有明确的计算方法,相关研究也较少。通过收集的101根嵌岩桩的静载试验资料,根据统计的试验数据对嵌岩桩的侧阻力、端阻力影响因素进行研究,提出一种嵌岩桩的分析模型;结合嵌岩桩传力机理和较破碎岩石的特性探讨较破碎岩石桩基传力机理,并通过对较破碎岩石地基上9组(26根)灌注桩基静载试验结果进行分析,考虑较破碎岩石中的侧阻力影响系数及端阻力影响系数,得到一种适宜较破碎岩石地基桩承载力建议计算公式,可为相似工程提供参考。     

前倾安装和传统安装盘形滚刀破岩前锋点位移量和弧长的对比分析

全断面岩石掘进机盘形滚刀与岩石的相互作用一直是领域学者研究的热点和难题.代表性研究成果是Ozdemir等学者通过盘形滚刀线性滚压破碎岩石的试验建立的盘形滚刀破岩力——推压力和滚动力计算公式,这与实际破岩过程中盘形滚刀和岩石的相互作用有较大差异,为此,本文通过建立盘形滚刀实际破岩运动模型,应用微位移矢量分析方法,导出了前倾安装盘形滚刀、传统安装盘形滚刀实际破岩运动中破岩点的位移,尤其是侧向位移和破岩点弧长的解析式.通过某实际工程用全断面岩石掘进机盘形滚刀算例发现:在盘形滚刀贯入度相同的条件下,前倾安装盘形滚刀破岩点侧向位移和破岩点弧长均小于传统安装盘形滚刀破岩点侧向位移和破岩点弧长,从而揭示了前倾安装盘形滚刀破岩力对岩石的作用效果明显好于传统安装盘形滚刀破岩力对岩石的作用效果.     

岩石温度对盘形滚刀掘进参数破岩特性的影响

为了研究在岩石温度变化条件下盘形滚刀掘进参数对破岩特性的影响,以颗粒流理论为平台,从细观角度上建立了基于岩石温度变化的盘形滚刀热力学破岩数学模型,模拟了不同工况下岩石裂纹生成、扩展和岩渣形成的全过程,并对掘进参数对破岩特性的影响规律进行了研究,从细观角度解释了不同岩石温度下滚刀的破岩机制.利用直线式TBM滚刀破岩实验台,通过实验验证在岩石温度变化条件下掘进参数对滚刀破岩的影响规律是否与数值模拟有较好的一致性.研究结果表明:1)岩石温度升高,降低了岩石硬度、强度等力学性质,破岩时裂纹数增多且微裂纹迅速扩展,降低了滚刀破岩载荷,提高了破岩效率;2)低贯入度时,岩石不容易被侵入破碎;随着岩石温度的升高,岩石越来越容易挤压破裂;随着贯入度增加,失效区域进一步扩大,破岩效率提高;3)滚刀之间的协同作用随刀间距的增加而减弱,最优刀间距随岩石温度的升高而增加,随贯入度的增大而增加;4)提高岩石温度能增强滚刀之间的协同作用,提高破岩效率.     

盐穴储气库三种典型岩石拉伸声发射特征研究

盐穴储气库的三种典型岩石为盐岩、泥岩、钙芒硝岩,为了得到三种岩石拉伸状态下的声发射特征参数规律,开展了巴西劈裂试验和声发射试验,计算分析得到的主要结论如下：1）三种岩石中,盐岩的强度最低,峰值应力为1.27MPa,不足泥岩的1/2,略低于钙芒硝岩。峰值应力对应的应变盐岩最大为0.0076,可达泥岩的1.5倍,钙芒硝岩的2倍以上。2）三种岩石中盐岩的声发射事件数最多为10148次,泥岩为119次,钙芒硝岩为1166次。盐岩首先在垫条处出现声发射事件点,泥岩与钙芒硝岩则在试样中间部分出现并沿加载方向朝两端延伸。3）三种岩石的能量率和振铃计数率在屈服变形阶段大幅上升,盐岩累计能量和累积振铃计数呈平滑曲线形式上升,泥岩的曲线呈阶梯状, 钙芒硝岩在峰值应力附近陡增。平均能量和振铃计数盐岩最大为216.5和1200.6次,泥岩与钙芒硝岩相近,并且与盐岩的差值较大。     

岩石特性对掘进机破岩的影响

目的研究岩石特性对掘进机破岩的影响,提高掘进机施工效率,延长滚刀使用寿命.方法将滚刀及其掘进的岩石作为一个整体,模拟破岩过程中滚刀和岩石的应力分布,并通过实验测量了滚刀破岩时滚刀受力和切深等参数,分析了不同硬度的岩石、切深和滚刀施加力对滚刀及岩石受力的影响.结果岩石反作用于滚刀的力和岩石的切深沿切割方向呈波浪型水平线;岩石抗压强度增大,岩石的切深和破碎区体积降低.结论同种岩石破碎程度与滚刀切割力大小成正比;切割力相同时,岩石破碎程度与岩石抗压强度成反比;研究结果对提高岩石掘进机的破岩效率,及其对地质的适应性具有重要作用.     

蘑菇三贵族

<正>曾经被认为是植物的真菌,在分类学上已经独立为一个新的"界",与动物、植物相对,学术界称之为"菌物"。对我们来说,最熟悉的可能是真菌的子实体,也就是各种各样的蘑菇。本刊2013年第10期《不可貌相的毒蘑菇》,已经介绍了其中有毒的部分种类。本期,我们再来介绍另外三类蘑菇。它们各个身价不菲,堪称"蘑菇三贵族"。那么,现在就让我们来看看这些传说中的"蘑菇贵族"吧!     

最怪诞的岩石

自然界塑造了许多奇特外观的岩石结构,它们的存在增添了地球母亲几分神秘感。目前,美国新闻媒体列举了全球十大最怪诞的岩石,其中包括缅甸的黄金岩石、美国犹他州的巧妙拱门岩石、玻利维亚的石树、埃及的蘑菇岩石等。     

水-岩相互作用对砂岩劣化效应的离散元模拟

以三峡库区消落带典型砂岩为研究对象,通过室内单轴压缩试验来获得水-岩作用对岩样的力学性质的劣化规律,并利用PFC2D离散元软件模拟单轴试验应力-应变曲线与室内水-岩作用试验曲线相符合的方式,来研究水-岩作用下三峡库区典型砂岩的微观力学参数的变化规律,揭示水-岩作用下岩石宏观力学性质的劣化机理.结果表明:在长期水-岩作用下,PFC2D数值模拟的细观参数变化规律与室内试验岩石的宏观力学参数的劣化规律基本一致;模拟得出的应力-应变曲线与室内试验结果匹配良好;数值试样的破坏模式变化规律性与室内试验的也完全一致.说明PFC2D数值模拟能够很好地模拟水-岩作用对砂岩的劣化效应,并反应岩石真实的劣化规律,同时也验证了水-岩作用对砂岩的劣化效应的显著性.     

美味“毒”蘑菇鉴识录

正蘑菇给人体提供了大量的营养,增强了人体免疫力。同时,如何鉴别有毒的蘑菇,谨防食物中毒,也成为了重中之重蘑菇存在除了酸甜苦辣成以外的第六种味道——美味。当它们与其它食品一同烹饪时,风味极佳,是很好的"美味补给"。蘑菇里的营养有助心脏健康,并能增强免疫力。每餐蘑菇的热量大概只有20卡,比吃年糕之类的热量少多了。蘑菇不同于其他的蔬菜和果品,其中的维生素D含量很丰富,有益于骨骼健康。蘑菇的抗氧化能力很强可以有效的延缓衰老,蘑菇所含蛋白质高达30%以上,每100克鲜菇中的维     

深水浊积水道构型及岩石类型划分与三维地质建模——西非下刚果盆地A油田为例

深水浊积岩油藏高效开发离不开精准地质模型的支持,如何让建立的地质模型更体现"储、渗"性能差异的特点,是需要探索解决的难题之一。形成了一种构型层次控制下,不同岩石类型约束的油藏建模思路。综合岩心、测井、地震及露头类比等资料,首先根据水道体系沉积特征划分了5类沉积构型要素,建立了构型模式;根据岩心描述结果划分了8类岩相,并结合孔、渗分布规律总结出5类岩相;按照层次建模的思路,在构型约束下建立了三维岩石模型。研究结果表明:水道体系不同沉积位置具有不同的岩性特征及地震发射特征,决定着构型要素的分类;对于成岩作用较弱的浊积岩,岩相与岩石类型之间在储集性能及渗流特征上规律一致,按孔、渗交会关系划分的岩石类型,更能体现渗流特征的差异;构型约束下的岩石类型模型,融合了静态地质岩性变化与动态渗流变化两者的优势,建模结果的优势也得到分析检验。研究在常规浊积水道储层建模技术中引入了岩石类型的作用,形成了一套更贴近油藏流体变化规律的建模思路,具有一定的理论与实践指导作用。     

基于声发射的层状复合岩石损伤演化规律实验研究

为了研究层状复合岩石内部微观裂隙的损伤情况,采用单轴压缩试验,结合声发射分析仪对试件内部破坏过程进行实时监测,分析岩石的破坏过程、声发射的参数等力学特性。研究结果表明:层状复合岩石的破坏特征不是单一岩石破坏特征的直接相加,而是在荷载作用下耦合破坏的结果。强度高的硬岩可以约束强度低的软岩发生横向变形,而强度低的软岩对强度高的硬岩的横向变形具有推动作用;声发射的能量计数与复合岩石内部裂纹的压密、扩展、贯通过程有紧密联系,可以评估岩石内部的损伤程度;根据累计能量建立的损伤演化方程,其拟合数据与试验数据吻合较好,实现了用声发射能量计数反应层状复合岩石的损伤演化规律,为层状复合岩石的损伤研究提供了参考。