岩石各向异性Biot系数的获取方法及应用

为满足储层岩石力学精细评价的需要,低孔隙度低渗透率砂岩储层需要采用新的各向异性模型计算弹性模量和Biot系数。三轴压缩实验的排水法得到垂向、水平向的Biot系数几乎为0,故对于低孔隙度低渗透率的储层不能使用该法测量其Biot系数。声波实验法表明低孔隙度低渗透率岩心Biot系数为0.35~0.75,且其声速和弹性模量变化规律表明地层存在TIV各向异性。由声速实验值直接计算的垂向、水平向的Biot系数大于由刚度系数模型计算的Biot系数,但二者相差不大,证明基于刚度矩阵计算Biot系数是可行的。分析发现动态的各向异性Biot系数随着围压的增加而减小,表现出明显的围压依赖性。[JP2]水平向的弹性模量、声波速度大于垂向的弹性模量、声波速度,而垂向的Biot系数大于水平向的Biot系数,这说明波速和动态弹性模量的各向异性转化为Biot系数的各向异性。引入各向异性Biot系数建立了地应力计算新模型,应用表明,该模型能准确地计算水平最大、最小主应力。

土体抗剪强度各向异性对边坡滑动模式与稳定性的影响

基于极限分析法中的上限定理,开展了考虑土体抗剪强度各向异性的边坡稳定性研究,通过参数分析研究了土体抗剪强度各向异性对边坡失稳滑动方式与边坡稳定性安全系数的影响规律.结果表明:边坡稳定性安全系数随着抗剪强度各向异性系数减小而减小,其影响程度随着土体内摩擦角和坡度的减小而增大;对于土体黏聚力较大、内摩擦角较小的缓坡,随着抗剪强度各向异性系数减小,边坡的最危险滑动面会由坡脚深层破坏转变为坡底深层破坏,滑动范围显著增大;基于计算结果绘制了稳定图(stability chart),实现了考虑土体抗剪强度各向异性影响的边坡稳定性安全系数的快速计算与最危险滑动方式的判别.

3.0T磁共振弥散张量成像各向异性分数值 表观弥散系数值在脑转移瘤诊断中的临床价值研究

目的分析3.0 T磁共振扩散张量成像(DTI)各向异性分数(FA)值、表观弥散系数(ADC)值对脑转移瘤(BM)、高级别胶质瘤(HGG)的鉴别诊断价值。方法选定本院2020年1月至2024年4月就诊的120例BM患者设为观察组,以及同期本院就诊的70例HGG患者设为对照组,均给予DTI检查,比较2组肿瘤实性区域以及瘤周水肿区域FA值、ADC值,比较2组DTI影像学特征,绘制受试者工作特征(ROC)曲线,分析FA值、ADC值对BM的诊断效能。结果观察组肿瘤实性区域FA值(0.13±0.05)、ADC值(1.13±0.25)×10^(-3)mm^(2)/s与对照组(0.14±0.05)、(1.12±0.27)×10^(-3)mm^(2)/s比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组瘤周水肿区域FA值(0.23±0.06)、ADC值(1.52±0.26)×10^(-3)mm^(2)/s均较对照组(0.14±0.07)、(1.25±0.14)×10^(-3)mm^(2)/s更高(P<0.05)。观察组肿瘤部位与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组瘤内出血、形态规则、坏死囊变、强化方式、瘤周水肿与对照组比较差异无统计学意义(P<0.05)。FA值、ADC值联合诊断BM的曲线下面积(AUC)(95%CI)=0.876(0.841,0.947),FA值、ADC值联合诊断BM的灵敏度(93.02%)较单一检测(72.04%、75.96%)更高(P<0.05),联合检测特异度(82.13%)与单一检测(81.96%、80.04%)比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论DTI通过定量检测FA值、ADC值,可提高对BM的诊断灵敏度,在鉴别诊断BM、HGG方面临床价值较高。

考虑启动压力梯度的各向异性储层有效动用系数研究

有效动用系数是衡量储层动用程度的重要指标,目前的相关研究均建立在油藏储层各向同性的基础上,但实际的油藏储层却是各向异性的。此研究通过模拟五点法井网在储层不同各向异性程度下的流线形状,推导出考虑储层启动压力梯度条件的各向异性储层有效动用系数计算公式,并通过各向同性储层进一步验证了公式的正确性。将推导的公式应用于矿场试验,可以进一步确定低渗透储层在不同注采压差下的合理注采井距,开发效果良好。

含水介质各向异性对渗透系数空间变异性统计的影响

针对目前渗透系数实测样本假定满足各向同性的局限,以Borden含水层试验场实测数据为例,通过反证法进行相关数据分析,总结了含水介质各向异性对渗透系数空间变异性统计的影响,并指明渗透系数各向同性假设的适用条件以及不合理之处。同时相应地给出了研究尺度下渗透系数场能否采用平稳随机场描述的判定依据。最后为今后进一步开展渗透系数空间变异性研究提出几点建议。

三维渗透各向异性层状地基Biot固结分析

从渗透各向异性三维Biot固结问题的基本控制方程出发,引入中间变量和Laplace-Fourier积分变换,构造出两组变换域内的状态方程,利用Cayley-Hamilton定理得到渗透各向异性单层地基三维Biot固结问题的传递矩阵;根据边界条件和层间连续条件,并结合传递矩阵的性质和Laplace-Fourier逆变换技术,从而求解出渗透各向异性层状地基三维Biot固结问题。此外,编制相应的程序,并将计算结果进行分析和比较,结果表明土体的渗透各向异性性质对固结过程有较显著的影响。

各向异性传导系数对实体肿瘤间质流体流动影响的二维边界元模拟

目的研究实体肿瘤组织间质各向异性传导系数对流体流动的影响。方法用图像处理方法建立具有实体肿瘤微血管形态和分布特征的二维微血管网络模型,应用边界元方法数值计算多连通区域内组织液的流动及水力传导系数变化的影响。结果横向与纵向间质水力传导系数的不同,对整个肿瘤内组织间质压强的分布有明显的影响;不同函数形式分布的水力传导系数,影响肿瘤局部区域内间质流体压强的分布。结论各向异性水力传导系数对实体肿瘤组织间质压强有明显影响,与传导系数变化的范围和肿瘤内微血管网络的形态有关。

不同侧压系数下各向异性巷道围岩破坏模式研究

针对各向异性初始应力状态（不同的侧压力系数下）的岩体巷道开挖问题,利用复合材料的Hoffman强度准则考察各向异性对巷道周围应力、位移和塑性破坏区的影响.结果表明：巷道围岩的最大主应力与侧压系数无关,当θ=30°~60°时为最大,θ=0°,90°时为最小.随θ的增加,巷道围岩的水平位移增加,垂直位移减小.在各向异性岩体中强度较大的方向与最大应力方向一致时,破坏发生在此方向,塑性破坏区的范围为最大.

中主应力系数和主应力方向对原状黏土各向异性的影响研究

针对当前土体各向异性影响因素的研究比较缺乏,且研究对象多为无黏性土的现状,采用空心圆柱扭剪仪对中主应力系数和主应力方向变化情况下的杭州典型原状黏土的各向异性进行研究。试验结果表明:剪切过程中,中主应力系数b的取值对原状黏土的各向异性有显著影响,而主应力作用方向对原状黏土的各向异性无明显影响。b=0时,原状黏土沿沉积方向呈横观各向同性。b=0.5时,无论主应力作用方向如何,原状黏土试样的各向异性在应变上表现为轴向应变与切向应变大小相等、方向相反,体积应变始终等于第二主应变;当主应力轴偏转角较小时,试样破坏时表现出明显的剪胀性和应变软化现象,随着主应力轴的偏转角增大,试样在破坏时开始表现出明显的剪缩性,应变软化现象也逐渐消失,而b=0时则没有这样的特点。另外试验结果还表明,原状黏土在沉积方向上的压缩性最低,而与沉积方向成50°方向的压缩性最高。

膨胀石墨/LiCl-NaCl复合相变材料导热系数各向异性

用水溶液法制备了膨胀石墨/LiCl-NaCl复合相变储能材料,利用扫描电镜观测了试样的微观形貌,并且利用Hot-Disk热学常数分析仪测试了试样常温下的导热系数。实验结果表明,共晶盐能够被吸附到石墨片层之间,形成稳定、均一的复合相变材料;其导热系数随压力和石墨含量的增加而不断增大,并具有各向异性;成型压力和膨胀石墨掺量是影响其性质的两个重要因素,在一定范围内,其导热系数和各向异性随成型压力的增加而增大,压力超过一定范围,两者变化幅度减小;石墨掺量达不到一定比率时,其导热系数和各向异性变化不显著,当达到一定比率后,两者变化幅度增大;成型压力和膨胀石墨掺量对其导热系数的影响有耦合作用;通过取向度Φ给出了垂直压力和平行压力方向上的导热系数计算公式。

岩体断裂粗糙度系数的各向异性研究

本文首次提出了断裂粗糙度系数的各向异性和粗糙度系数尺寸效应的各向异性概念。根据不同成因断裂表面形态的定性分析结果,结合2180个不同方向粗糙度系数实测值的统计结果,系统地阐述了Ⅰ型断裂(节理)和Ⅱ、Ⅲ型断裂(断层)粗糙度系数及粗糙度系数尺寸效应的各向异性规律。

渗透各向异性多层地基的轴对称Biot固结

从轴对称Biot固结基本方程出发,通过对时间t和坐标z进行Laplace变换,对坐标r进行Hankel变换,建立了单层地基中6个状态量在土层顶面和任意深度z间的传递矩阵关系。结合层间连续条件和边界条件,进一步求得了渗透各向异性多层地基在Laplace-Hankel变换域内的解。通过Laplace-Hankel逆变换可求得该问题物理域内的真实解。编制了相应的计算程序,并对数值计算结果进行了比较和分析。计算结果表明,土的渗透各向异性对固结过程中的地表位移有比较显著的影响。

磁共振扩散张量成像表观弥散系数、各向异性值在BPH组织类型鉴别中的应用

目的探讨磁共振扩散张量成像(DTI)参数表观弥散系数值(ADC)与各向异性值(FA)在良性前列腺增生(BPH)组织类型鉴别中的应用价值。方法经病理检查证实的良性前列腺增生患者65例,均行磁共振DTI,测定腺体增生为主BPH与间质增生为主BPH组织的ADC值、FA值并比较,分析ADC值、FA值在BPH组织类型鉴别中的应用价值。结果腺体增生为主BPH 36例,T2WI-FS相表现为混杂信号,内见结节状高信号灶,中央腺区ADC值(1.496±0.097)×10^(-3)mm^2/s,FA值0.247±0.031;间质增生为主BPH 29例,T2WI-FS相表现为均匀稍低信号,中央腺区ADC值(1.313±0.050)×10^(-3)mm^2/s,FA值0.320±0.034;两种类型BPH中央腺区ADC值、FA值相比,P均<0.05。ADC值鉴别不同组织类型BPH的最佳截断值为1.396×10^(-3)mm^2/s,敏感度为83.3%、特异度为100%;FA值鉴别不同组织类型BPH的最佳截断值为0.286,敏感度为94.4%、特异度为93.1%。结论磁共振DTI参数ADC值、FA值有助于对BPH组织类型进行鉴别,当ADC值>1.414×10^(-3)mm^2/s或FA值<0.253时,可考虑腺体增生为主,反之则考虑间质增生为主。

气煤弹性各向异性系数实验测试

气煤裂隙丰富,具有弹性各向异性,确定气煤弹性各向异性类型与大小,对煤田各向异性研究具有重要意义.本文在对气煤煤样孔隙率测试的基础上,测量了顺煤层面、垂直于煤层面、与煤层面成45°三个方向上纵波速度(VP)和横波速度(VSH、VSV),计算弹性常数.对于具有垂向对称轴横向各向同性模型,各向异性系数平均值│ε│≤0.2、│δ│≤0.2和│γ│≤0.2,表明气煤是弱各向异性介质;对于横向对称轴横向各向异性模型,各向异性系数平均值ε(V)≈δ(V),按照Thomsen观点气煤各向异性是由椭圆裂隙引起弹性各向异性.本文还讨论了各向异性系数与孔隙率的关系,表明各向异性的大小与孔隙率之间有一定的关系.因此当煤层厚度与其顶底板岩性不变或变化很小,可以认为气煤各向异性主要由裂隙引起的,气煤各向异性大小和方向能够反映煤的裂缝密度和方位.

各向异性与不渗透直线边界的拟表皮系数

要准确地评价地层损害程度,需从总表皮系数中扣除非地层损害的各种非理想因素产生的拟表皮系数。本文导出了各向异性地层产生的拟表皮系数与不渗透直线边界产生的拟表皮系数。各向异性产生的拟表皮系数为负,不渗透直线边界产生的拟表皮系数为正,它与边界距离及导压系数有关。井距边界愈远,产生的表皮系数愈小;导压系数愈大,产生的表皮系数愈大。

MR扩散张量成像表观扩散系数和各向异性分数对不同病程颈脊髓压迫症的诊断价值

目的：探讨MR扩散张量成像（MR-diffulsiontensorimaging，MR-DTI）表观扩散系数（ADC）和各向异性分数（FA）对不同病程颈脊髓压迫症的诊断价值。方法：2010年1月-2011年6月经MRI常规检查诊断为颈脊髓压迫症的患者50例，其中急性颈脊髓压迫患者15例（A组），均为外伤患者，在伤后72h内接受MRI检查；慢性颈脊髓压迫23例（B组），均为脊髓型颈椎病患者，病程超过6个月；慢性合并急性颈脊髓压迫12例（C组）,均有超过6个月的脊髓型颈椎病病史。且本次MRI检查前72h内受到颈部外伤累及颈髓。15例健康志愿者为对照组（D组），MRI常规检查颈脊髓未见异常。4组均行MR-DTI检查，测量A、B、C组患者颈脊髓受压处及D组C5／6椎间盘平面脊髓的ADC和FA，并行组间比较。结果：A、B、C、D组的ADC分别为（0．712±0．241）×10^-3mm^2／s、（1．012±0．256）×10^-3mm^2／s、（0．812±0．125）×10^-3mm^2／s、（0．823±0．106）×10^-3mm^2／s，FA分另4为0．401±0．098、0．472±0．095、0．496±0．172、0．541±0．158。A组ADC和FA与D组比较均明显降低（P〈0．05）；B组FA与D组比较明显降低、ADC明显增高（P〈0．05）；C组ADC与D组比较无显著性差异（P〉0．05），FA值低于D组（P〈0．05）。A组ADC及FA均低于B、C组（P〈0．05）；B组ADC高于C组，FA低于C组，组间差异有显著性（P〈0．05）。结论：MR-DTI的ADC及FA对不同病程颈脊髓压迫症有诊断价值。

拉应力条件下岩石细观力学本构模型和渗透系数张量研究(Ⅱ):各向异性渗透系数张量及算例

建立了同时考虑微裂纹发展过程、渗透压和变形影响的岩石各向异性渗透系数张量,推导了所建立本构模型和渗透系数张量的单轴拉伸方程,并和实验结果进行了对比。结果表明,建立的本构模型能够反映岩石的弹性阶段、非线性强化阶段、应力跌落阶段和应变软化阶段的特征;能够很好地反映有渗流时岩石抗拉强度降低等渗流岩石力学特征;建立的渗透系数张量正确反映了随着岩石损伤的发展岩石中渗流的各向异性规律。该模型也适用于岩体。

二维渗透各向异性多层地基Biot固结分析

从二维渗透各向异性Biot固结问题的基本控制方程出发,对时间t进行Laplace变换,对坐标x进行Fourier变换,构造出Laplace-Fourier变换域内的常微分方程,利用Cayley-Hamilton定理推导出单层地基的传递矩阵。根据传递矩阵的性质,并结合层间连续条件和边界条件,求得了二维渗透各向异性多层地基Biot固结问题在Laplace-Fourier变换域内的解,通过Laplace-Fourier逆变换可求得该问题物理域内的真实解。编制了相应的计算程序,并对数值计算结果进行了比较和分析。计算结果表明:土的渗透各向异性对固结过程中的地表位移有比较显著的影响。

用于各向异性扩散滤波的热传导系数构造方法

针对传统各向异性扩散滤波算法难以在噪声环境下有效估计边界像素,本文提出了一种热传导系数构造方法。该方法结合了各向异性扩散和各向同性扩散的优点,将每次迭代运算分解为两步:第一步采用各向同性扩散降低图像噪声,并完成热传导系数的计算;第二步运用各向异性扩散,实现真正的图像滤波。试验证明该方法能够在大尺度加性和乘性混合噪声环境下,很好的抑制噪声并保持边缘。与传统扩散滤波器对比,本文提出的方法有效提高了在各向异性扩散滤波过程中对边界像素的估计。

运动负荷对正常腰椎间盘MR扩散张量成像表现弥散系数和各向异性分数的影响

目的 探讨运动负荷对正常腰椎间盘MR扩散张量成像（DTI）中表观弥散系数（ADC）和部分各向异性（FA）的影响。方法对30例健康志愿者行常规矢状位FSE/T2WI成像及运动负荷前后DTI成像，其中男性24名，女性6名，年龄19~25岁。在MR常规T2WI序列上对腰椎间盘按Pfirrmann 标准进行退变分级，利用DTI原始数据重组b0图、ADC图及FA图，测量并比较运动负荷前后ADC值、FA值的变化。统计方法使用重复测量数据的方差分析，P〈0.05具有统计学意义。结果 30名志愿者，观测L1~S1共计150个椎间盘，将其中27例腰椎间盘Pfirrminn分级均为Ⅱ级的受试者纳入研究。腰椎间盘平均ADC值运动负荷前为（1.99±0.18）×10^-3mm^2/s，运动负荷后为（1.93±0.17）×10^-3mm^2/s，较运动负荷前下降，差异具有统计学意义（P〈0.05）；腰椎间盘平均FA值运动负荷前为0.155±0.059，运动负荷后为0.163±0.017，较运动负荷前升高，差异不具有统计学意义（P〉0.05）。结论磁共振DTI成像可以定量分析运动负荷后腰椎间盘水分子扩散能力及各向异性程度的变化。运动负荷后，腰椎间盘ADC值下降，FA值升高，其中ADC值的变化更为敏感。