地表岩石变形引起热红外辐射的实验研究

对地表常见的 5种岩石样品和应力变温特性进行了详细研究。实验结果与理论分析表明 ,岩石弹性变形的压力温度关系均表现为加压升温 ,减压降温 ,同经典热力学理论完全一致。在常温常压的地表环境下 ,开放观测系统记录到的岩石材料弹性变形所引起的最高温升在 0 .2K左右 ,升温率一般在 3mK/MPa左右。破裂或摩擦瞬间岩石有显著升温 ,温度变化量从几至十几摄氏度不等。弹性变形导致的温度变化量极其微小 ,不但远远小于气候影响的幅度 ,而且超出了卫星红外的直接探测能力。因此 ,需要探索新的红外图像分析方法 。

异常高压气藏岩石变形特征及其对开发的影响——以克拉2气田为例

克拉 2气田是至今为止在中国陆上找到的最大整装干气气藏 ,也是“西气东输”的主力产气场 ,因此 ,开发好克拉 2气田意义重大而深远。由于该气田地层压力高 (74.3 6 MPa) ,压力系数高达2以上 ,属于异常高压气藏 ,故在衰竭式开采过程中 ,随着气藏的压力下降 ,该气藏的岩石骨架要承受比常规气藏大得多的净上覆压力 ,结果会使岩石发生显著的弹塑性形变和岩石渗透率、孔隙度和岩石压缩系数等物性参数减小 ,从而影响气藏的开发效果 1。据此 ,研究气藏开发过程中岩石形变对产能的影响是一个非常重要的课题。依据岩石覆压实验研究了克拉

岩石变形过程中红外辐射的实验研究

对岩石变形过程中产生的红外辐射进行了实验研究。实验表明：试件加载过程中，微破裂伴随产生红外辐射，微破裂愈强，所产生的红外辐射就愈强，在红外热像仪中显示图像就愈明显。这一现象的发现将对红外遥感技术用于岩石力学和岩土工程有重要意义。

岩石变形实验热红外观测系统

岩石变形导致的温度变化极其微弱 ,对观测系统与环境有严格要求。正确选择红外观测系统的参数 ,配备高灵敏度的温度场观测设备 ,以及有效地控制环境热背景决定了变形热红外实验结果的可靠性。在对噪声与干扰源进行详细分析的基础上 ,提出了进行热红外实验所需要的各主要设备的关键技术指标 ,并建立了一套相应的实验系统。典型材料样品实验表明 ,在考虑到变形热红外实验的各种特殊要求 ,认真选择观测设备 ,并进行了严格的误差校正之后 ,可以获得可靠的变形热过程信息。

岩石变形破坏过程中的能量耗散分析

岩石作为一种复杂的非均质地质材料,其力学响应表现出明显的非线性和各向异性特点。岩石在变形破坏过程中始终不断地与外界交换着物质和能量,是一个能量耗散的损伤演化过程。采用损伤演化方程可以从宏观上描述损伤变量以及与其相伴的广义热力学力——损伤能量释放率的变化规律。进一步通过细观损伤力学的研究,可以揭示岩石变形破坏过程中能量耗散的内在机制。围绕这一基于能量耗散的岩石力学研究思路及其相关进展,最终将建立基于损伤演化及能量耗散的宏-细-微观多层次耦合的岩石力学体系,这有助于更准确地解决岩石工程领域中更多的力学分析问题。

不同侧压下沉积岩石变形与强度特征

基于沉积岩石类型,系统地研究了在不同侧压条件下不同岩性岩石的力学特征.研究表明,沉积岩的变形和强度以及破坏机制与其所承受的有效侧压大小有关,不同岩性岩石的刚度和强度均随侧压的增大而增大;不同岩性岩石的应变软化性态和破坏机制也均随侧压的增大而发生转化.

岩石变形和破坏力学的基本问题

岩石具有非均匀和各向异性的特征 ,是非连续介质和复杂的流变体结构。岩石变形和破坏方面的理论可以分成两个基本方向 :变形固体的经典力学和位错理论。这些方法用于研究岩石的变形与破坏 ,取得了较大的成功但均具有局限性。所以 ,目前还不具有真正意义上的岩石力学。建议对岩石的变形过程和破坏必须至少在三个规模构造水平 (宏观、细观和微观 )上同时加以研究。指出了在研究岩石变形和破坏时平移和旋转是有机相互联系的。变形构造水平所有等级体系随后的演化 ,正好使破坏在不同规模上形成有次序的发展 ,直到形成宏观的破坏。

标本非均匀性对岩石变形声发射时空分布的影响及其地震学意义

基于一组实验结果 ,讨论了岩石标本的非均匀性 (预存微裂纹和宏观裂纹 )对声发射时空分布的影响 .对比分析表明 ,预存微裂纹的存在使得破裂成核前声发射率快速增加、b值表现出一种短期异常现象 ,即在下降背景上出现起伏 ,从而增加了破裂时间的可预报性 .宏观结构 (节理、层面等 )的存在对声发射率和b值的影响与微裂纹相同 ,而且宏观结构对声发射的空间分布具有控制作用 ,声发射丛集的宏观构造通常控制着未来的主破裂 .这意味着宏观构造的存在使得主破裂的时间和位置预报成为可能 .

动态扰动对应力松弛岩石变形行为影响的试验研究

利用自主研发的岩石松弛-扰动试验装置,测试了岩石加载、松弛、动态扰动和扰动后4个阶段的轴向应力、轴向应变和声发射响应,观察到了岩石试样在动态扰动后应变增加、应力降低的现象,砂岩试样的这种特征比花岗岩明显。初步分析认为,产生该现象的原因一方面由于松弛-扰动过程导致岩石内部出现不可逆的损伤,另一方面则是扰动去除后试样的残余变形。在初始压密和弹性阶段,砂岩试样的声发射撞击数少;在接近应变峰值阶段,撞击数骤增;在应力松弛阶段撞击数骤减;在动态扰动阶段,撞击数骤增。声发射是由于岩石损伤引起的,声发射数据反映了岩石的损伤是引起松弛试样在动态扰动后应变增加、应力降低的一个原因。另外,基于砂岩和花岗岩的准静态循环加、卸载试验,对砂岩、花岗岩在不同应变等级下的残余应变进行了定量化;砂岩的残余应变远高于花岗岩,这与砂岩试样在历经松弛-动态扰动后应变增加、应力降低较为明显的趋势相对应。同时,无论是松弛-动态扰动试验还是准静态循环加、卸载试验,岩石的残余变形都会随着卸荷初始应变的提高而增加。岩石的损伤与残余变形是密切相关的,两者的综合作用引起了动态扰动后岩石试样的应变增加、应力降低现象。

白光DSCM方法用于岩石变形观测的研究

本文分析了白光 DSCM(数字散斑相关测量 )方法用于岩石材料表面变形观测的可行性及优越性 ,并根据岩石材料变形的特点将普通的 DSCM方法进行改进 .DSCM方法应用于岩石变形观测中 ,使观测过程得到简化 ,同时有助于解决岩石力学中一些难题 .文中的实验结果证实了该方法的可行性和优越性 .

流体流动和岩石变形耦合对井壁稳定性的影响

无论是过平衡钻井 ,还是欠平衡钻井过程 ,都可能导致井周围地层孔压力改变 ,这样就使我们通过假定地层孔隙压力恒定而得到的井周应力分布和地层的安全钻井液密度范围与实际偏离。滤饼质量直接影响到井周围流体流动的情况和井壁附近地层的孔隙压力。定量地计算分析了滤饼质量和流体流动对井周地层径向应力、周向应力、轴向应力和剪应力的影响 ,结果表明 ,一方面 ,随着滤饼质量的提高 ,井筒内流体在正压差下向地层中流动的能力和程度逐渐减小 ,井壁地层孔隙压力逐渐趋于原始地层孔隙压力 ,井壁岩石所受到的径向应力逐渐增大 ,井壁的稳定性逐渐变好 ;另一方面 ,地层颗粒间的接触应力逐渐增大 ,岩石抵抗张性破裂的能力增强 ,地层的破裂压力提高 ,井壁稳定性变好。滤饼质量好坏对低渗透地层的影响尤其显著。

考虑岩石变形的火山岩气藏数值模拟研究

随着油气勘探技术的提高,在我国东部松辽盆地深层发现了具有广阔前景的火山岩气藏,具有岩石类型多,岩性复杂,岩性岩相变化快,储层微裂缝较发育,物性差,非均质性强,应力敏感性强的特点。针对火山岩气藏地质条件的复杂性,通过实验研究了该类气藏开采过程中岩石的变形特征及其对渗透率和气井产能的影响。建立了考虑岩石裂缝变形的双重介质气藏数值模拟模型,并利用该模型进行了岩石裂缝变形对开发效果影响的模拟研究,为火山岩气藏的有效开发提供了一定的科学依据。

基于摩擦滑动的低应力区岩石变形记忆性机理

采用砂岩试样进行岩石记忆性物理实验,描述岩石变形记忆性的基本特征。在物理实验及力学基本原理的基础上,提出在低于微裂纹初始应力以下应力区,变形记忆性的机理为微裂纹和颗粒接触面的摩擦滑动。基于此机理,构建包含Hook体和圣韦南体的基本单元模型,用来模拟单微裂纹或颗粒接触面上的摩擦滑动,对基本单元进行分析。将基本单元组合构建含多接触面的理论模型,对含大量微裂纹及颗粒的岩石进行模拟。研究结果表明:岩石变形记忆性存在于低应力区域;力学模型中的应变差曲线特性与实验曲线特性相吻合,可产生变形记忆性,由此证明微裂纹及颗粒接触面的摩擦滑动可以产生岩石变形记忆性。

地壳岩石变形行为的转变及其温压条件

岩石脆延性转化 (brittle ductiletransition)和脆塑性转化 (brittle plastictransition)是不同的概念。脆延性转化指从岩石的局部变形破坏到宏观均匀流动变形的转化 ,它与宏观结构和力学行为的变化相关。脆塑性转化指脆性向晶体塑性变形的转化 ,它与力学行为和微观机制的变化相关。通过地壳中最主要的石英、长石的实验室和野外变形温压条件对比发现 ,达到相同的变形特征 ,在实验室和野外所需温压条件不同。建立变形机制图使解决这一矛盾成为可能。但受实验资料的限制 ,目前几种主要岩石的变形机制图还无法建立。因此 ,通过对实验与自然环境下变形特征及微观机制对比 ,找出两者温压条件的差别 。

上部地壳岩石变形与方解石质岩石的低温流动

系统总结了上部地壳环境中方解石质岩石的浅成流动机制与低温糜棱岩成因研究的几个重要方面 :( 1)地壳岩石脆 -韧性转变域与岩石变形机制 ;( 2 )变形作用过程中流体相的物理与化学意义 ;( 3)方解石质岩石的流动机制、变形特点与蠕变规律。同时讨论了对于地壳浅部层次方解石质岩石流变学研究中存在的主要问题以及解决这些问题的基本思路与科学意义。

北京云蒙山花岗岩基的岩石变形及其成因

云蒙山花岗岩基由12个侵入体组成,岩基中的片麻状花岗岩是在126±21Ma时侵入的Ⅰ型花岗岩。根据岩基中花岗岩与围岩的变形特征,确定岩基的侵位机制为底辟定位型。花岗岩中的变形组构与环绕岩基的糜棱岩带在岩基定位晚期、花岗岩浆完全结晶之前形成。由于云蒙山花岗岩基的强力定位,导致密怀变质核杂岩在燕山晚期再次发生伸展构造运动。

阿尔泰山南缘两个构造变形域的岩石变形特征和形成机理

阿尔泰山南缘地区东部与西部地壳岩石构造变形特征与变质岩岩石组合显示该区地壳岩石变形可划分出两个不同的构造变形域 ,不同构造变形域内的构造形迹、构造样式、变质岩组成等方面存在明显差异。整个南缘地区的岩石变形变质呈现出东西分区、南北分带的总体格架 。

光纤光栅测试岩石变形的试件模拟实验研究

为了预报松散含水岩层失水引起的沉降变形,采用预设钻孔埋入光纤Bragg光栅方法,对岩石变形进行监测,制作水泥砂浆试件4个,在实验室模拟预埋入光纤光栅砂浆试件的拉伸和压缩受力过程,测定光纤光栅波长偏移量,实验得出不同受力状态下光纤光栅的波长变化特征,采用光纤光栅传感技术是一种有效观测岩石变形的方法。

考虑岩石变形的页岩气藏双重介质数值模拟

为了准确预测页岩气产能,指导实际生产,通过考虑岩石变形所造成的渗透率变化以及页岩气黏性流、表面扩散、Knudsen扩散等渗流机理,将地质力学效应与流体流动进行耦合,建立综合考虑应力敏感和页岩气多种渗流机理的数学模型,采用离散裂缝模型对地层微裂缝和水力裂缝进行描述,利用有限元方法进行求解。结果表明,在表面扩散与Knudsen扩散的作用下,页岩基质渗透率增加,使页岩气累积产气量增加,而应力敏感效应使得基质渗透率降低,从而导致累积产气量降低。表面扩散系数和Langmuir体积越大或井底压力越低,页岩气累积产气量越高。对于Langmuir体积越高的页岩气藏,通过降低井底压力进行开采,更有开发潜力。新建模型的模拟结果与实际历史生产数据拟合效果较好,验证了所建模型的准确性。

岩石变形记忆效应:应用、试验与理论

基于岩石变形记忆效应DME＆DRA法,为准确便捷测量初始地应力提供了全新的思路,国际上及中国台湾的一系列实践应用证明了其巨大的潜力。但是,岩石变形记忆效应的研究和工程应用在中国（除中国台湾外）刚起步,同时,试验及理论的系统性研究整体上落后于工程应用,成为制约DME＆DRA法成熟和普及的瓶颈问题。因此,开展岩石变形记忆效应的应用、试验、理论的研究进展综述具有重要意义。首先给出岩石DME＆DRA法的基本概念,然后给出在国际上的应用实践现状;从7个方面的内容对试验研究进展进行系统性评述：（1）岩石变形记忆DRA曲线特征;（2）岩石变形记忆效应的失忆性;（3）人工记忆与地应力记忆;（4）初始加载保持时间;（5）初始加载重复次数;（6）记忆存在应力区域;（7）三维应力记忆特征;详细探讨各方面成果及不足;探讨了岩石变形记忆效应形成机理的两种认识及相应的理论模型,深入剖析现有研究结论与进展揭示存在的挑战,最终给出研究方向与建议。为推动国内开始开展岩石变形记忆效应的研究与应用提供基础。