新疆北部地区岩石生热率分布特征

在大量岩石样品分析数据和研究成果的基础上,系统分析了新疆北部地区不同时代、不同岩性和不同大地构造单元岩石生热率的分布特征,讨论了岩石生热率与大地构造单元地质特征之间的关系．根据岩石中 Ｋ、 Ｔｈ 、 Ｕ 的含量和地壳各结构层的岩石组成,计算了地壳各壳层放射性生热元素的含量,系统研究了新疆北部地区岩石与各时代地层的平均生热率及其变化．岩石生热率分布在一定程度上反映了区域基底生热元素的丰度和岩浆活动的强度．对不同体系生热元素的时空分布与地球化学特征进行了探讨     

缓倾斜薄矿体连续开采的采场稳定性数值模拟

介绍了ＲＦＰＡ′９８ 数值模拟计算软件的特点和计算方法,并结合湘西金矿深部无间柱连续开采技术研究课题,建立了采场数值模拟计算模型,分析了采场的稳定性．通过计算,准确模拟了采场回采过程中的应力分布情况,为优化采场结构参数和指导采场地压控制提供了可靠的理论依据．     

应力对流体及油气二次运移作用的几种模式

地应力是影响储层流体压力和驱动油气运移的主要动力之一。根据构造力学和流体力学原理,提出了不同类型的储层（孔隙型储层和裂缝型储层）在不同条件下应力对流体作用的几种模型,在此基础上建立起不同类型储层中流体压力变化、油气二次运移及断层张开、封闭与地应力的定量关系。结果表明,在不同类型的储层中,应力对油气表现出不同的作用方式和影响结果。断层的开启与封闭,不仅与构造应力直接相关,而且与断层的走向、倾角、深度、两盘岩性及流体压力直接相关。     

Bernard侵彻计算公式的比较分析

为了分析典型的Bernard侵彻计算公式对于新型钻地武器侵彻计算的适用性,对3个Bernard侵彻深度计算公式的构成形式、主要特点、适用范围、单位转换以及计算实例进行了讨论。从Bernard公式Ⅰ,Bernard公式Ⅱ和Bcrnard公式Ⅲ的计算结果看,3个公式之间存在一定的差异,Bernard公式Ⅰ对GBU-28侵彻中等岩石深度的计算结果与科索沃战争中的实际侵彻深度相接近,表明该公式具有一定的实用性。     

3D打印技术在岩石物理中的实验设计

3D打印技术作为一种新兴技术,具有显著制造特点及优势,已成为制造业关注焦点,正逐步应用到岩石物理实验领域,助力油气地球物理勘探。为培养学生从理论到应用的工程实践能力,扩展学生油气地球物理勘探知识,基于3D打印技术创新了一种利用人工岩石研究物性和弹性参数关系的实验方法。学生通过三维数字化建模及操作3D打印机生成实物模型样品,利用超声测量技术研究样品物性和弹性参数间的关系,加强岩石物理实验对地震定量解释作用的理解。该实验设计深化了学生对3D打印技术的认识和理解,激发了学生主动学习兴趣、培养了实践创新思维、扩展了从理论到实践思维的广度和深度。     

基于RHT模型的层理分布与爆破损伤关联耦合性分析

在层状围岩隧道钻爆施工中,层理往往会影响爆破效果,导致超欠挖、支护结构受力与设计不符、围岩稳定性不可控等不利后果,为此,基于某白云岩隧道掌子面特征及室内试验结果,通过数值模拟手段,利用RHT模型开展层理数量及分布对岩体爆破损伤关联耦合性影响分析。研究结果表明：用“接触”方式模拟层理能较好反映应力波在层理的反射、透射等力学行为特征,在特定条件下,应力波会在层理处形成应力波叠加,使得局部岩体的应力峰值变大,产生拉伸效应并激发裂纹;当冲击荷载超过层理强度阈值时,层理会被破坏而失去反射和透射作用;利用相邻层理间距的差值?H与损伤占比D_p作为拟合参数来揭示层理疏密程度与岩体爆破损伤的相关性,得到拟合公式D_p=6.54-0.12?H;当炮孔半径为R时,层理与炮孔距离小于18.3R时,层理对岩体爆破损伤演化的影响较小,大于18.3R时,层理对岩体爆破损伤演化的影响较大。     

双裂隙复合岩层单轴压缩力学性质及损伤机理离散元模拟

针对存在内部裂隙的软硬互层复合岩层力学特性展开研究,采用PFC2D建立层状复合岩层离散元模型,通过对完整复合岩层试验细观参数进行校准并验证其宏观特性,研究分析平行双裂隙复合岩层的岩桥倾角与层理倾角对力学特性与破坏模式的影响,得出双裂隙复合岩层的5类最终破坏模式,揭示裂纹演化规律及位移场变化。研究结果表明：双裂隙复合岩层峰值强度随岩桥倾角增加呈现先减小后增加的趋势,而随层理倾角θ增大表现为“U”型变化规律;与完整试样相比,双裂隙复合岩层峰值强度降低4.4%～42.0%;双裂隙复合岩层破坏模式主要分为5种类型,分别为轴向张拉破坏(Ⅰ型)、穿层理剪切破坏(Ⅱ型)、穿层理拉伸破坏(Ⅲ型)、沿层理面滑移破坏(Ⅳ型)、沿岩层拉伸破坏(Ⅴ型);试样的破坏模式在θ=0°～45°时随岩桥倾角增加从Ⅰ型转变为Ⅱ型最后转变为Ⅲ型破坏模式,在θ=60°～75°和θ=90°时分别表现为Ⅳ型和Ⅴ型破坏模式;在θ=0°～45°时,翼裂纹垂直于主裂隙起裂,随岩桥倾角增大,翼裂纹沿岩桥倾角偏转并扩展成宏观破裂面,导致试样最终被破坏;在θ=60°～75°时,裂纹在层理面扩展形成宏观滑移面,导致试样破坏;在θ=90°时裂纹...     

不同应力比下砂岩时滞变形破坏特征研究

高地应力环境下地下洞室中的硬质围岩在开挖过程中极易发生时滞型岩爆.针对地下洞室开挖后围压的实际应力状态,以细砂岩为研究对象开展不同应力水平下的时滞变形破坏试验,并基于分形理论定量描述了破坏后宏观碎屑和破坏断面微观结构的分形特征.研究结果表明：在高应力水平下砂岩表现出显著的时滞变形特征,时滞变形段持续时间随应力比增加呈下降趋势,两者间呈指数函数关系;基于分形理论,通过粒度-数量、质量-粒度、几何参数-数量、盒数维数法等方法计算宏微观分形维数可知,时滞变形破坏程度与分形特征相关性显著,宏微观分形维数随破坏程度增大呈线性增加.研究结果可为阐明岩体时滞变形破坏机理提供一定参考价值.     

信江流域地下水水化学特征及形成机制

地下水质量是鄱阳湖水生态环境重要组成部分,研究地下水的水化学特征、形成机制对流域水资源合理开发利用和生态文明建设具有重要意义。利用Gibbs图解法、相关性分析法以及主成分因子分析方法等分析了鄱阳湖信江流域地下水的水化学特征和形成机制。结果表明:大气降水是地下水的主要补给来源,Ca~(2+)、Na~+、HCO~-_3是地下水中优势离子,受水文地质情况及人类活动影响流域内水化学类型主要以Ca-HCO_3、Ca-HCO_3·SO_4为主。地下水中离子主要来源于岩石风化,Ca~(2+)、HCO~-_3、Mg~(2+)主要来自碳酸岩风化,Na~+、SO_4~(2-)主要来自蒸发岩的溶解,NO~-_3、Cl~-主要来自人类活动,K~+主要来源于硅酸岩风化输入,人类活动的影响主要为工矿活动;同时Ca~(2+)、Na~+还受到阳离子交替吸附作用影响,阳离子交替吸附作用参与了地下水水文地球化学过程。碳酸岩、蒸发岩、硅酸岩、人类活动、大气降水对地下水溶质贡献率分别为29.6%、19.9%、12.1%、19%、19.4%。     

破碎岩石内水力裂缝扩展数值模拟研究

爆炸-水力复合压裂是深层页岩油气开采的新型方法,即通过水力压裂的方法在爆炸后井筒周围形成的破碎岩石中使水力裂缝迅速在破碎岩石内竞争扩展,形成复杂缝网,对深层页岩油气的开采具有重大意义。在最大能量释放率理论基础上,首先推导了破碎岩石内裂缝扩展能量释放率计算式,然后结合内聚力单元和随机泰森多边形,建立了破碎岩石内水力扩展模型,分析了应力差、破碎单元数量、断裂韧性比、施工排量和井周初始裂缝数量对水力裂缝扩展的影响规律。研究结果表明：（1）应力差从1MPa增大至9Mpa时,裂缝总长度和平均裂缝延伸速率分别降低了37.79%和33.11%;（2）断裂韧性比的增大会极大地提高破裂压力从而减小应力差的干扰,且断裂韧性比从0.1增大至0.5时,总缝长提高了38.46%,同时也导致平均裂缝延伸速率降低了32.10%;（3）排量和井周初始裂缝条数均与裂缝总长度和平均裂缝延伸速率均呈正相关,但破碎单元数几乎不会改变裂缝延伸速率,并与裂缝总长度呈正相关。