炭质泥页岩剪切破坏声发射特性及其分形特征

为了探究炭质泥页岩损伤细观机制和破坏前兆特征,通过剪切破坏声发射试验,结合分形理论,采用G-P(Grassberger-Procaccia)算法对振铃计数、能量、振幅进行相空间重构和关联维数计算,分析关联维数在炭质泥页岩破坏全过程的演化规律。结果表明:声发射活动在岩石不同变形阶段活跃程度不同,且在破坏前存在平静期;振铃计数、能量、振幅都具有分形特征,三者的关联维数在破坏全过程呈现出“升维—动态波动—降维”的演化规律;关联维数的降维现象出现在岩样破坏前,可作为炭质泥页岩失稳破坏的前兆特征;综合对比发现,与振幅和振铃计数相比,能量关联维数的降维现象更显著,持续时间更长,更适合作为炭质泥页岩失稳破坏的前兆特征。

基于β-屈服函数的炭质泥页岩统一硬化模型

炭质泥页岩普遍存在于中国西南地区矿山高边坡的软弱夹层中,在雨水浸润作用下容易发生劣化,进而对矿山高边坡的稳定性产生不利影响。在复杂加载条件下,炭质泥页岩会发生弹塑性破坏,表现出应变软化和剪胀等特点。将炭质泥页岩视作超固结黏土,基于β-屈服函数建立了相应的修正统一硬化模型。与修正剑桥模型的应力—剪胀方程相比,该模型能够更为准确地描述炭质泥页岩的剪胀特性。此外,借助β-屈服函数,该模型能考虑屈服面几何形状对模型计算结果的影响,从而提高模型的计算精度。将模型计算结果与炭质泥页岩等材料的排水三轴压缩试验结果进行对比发现,拟合效果较好,表明模型能准确描述炭质泥页岩的力学特性。

天津西部地区山西组页岩气富集条件及勘探方向

为了研究天津市西部地区二叠系山西组页岩气的富集特征,在结合以往石油、煤炭和地矿各系统资料和本次所采集样品试验数据基础上,对天津西部地区二叠系山西组炭质泥页岩的沉积分布规律进行了综合研究,并通过GIS手段运用多层次模糊综合评判方法,对该地区进行了页岩气富集评价。研究结果表明:区内二叠系山西组炭质泥页岩较厚,有机质类型为Ⅲ型,丰度较高,孔隙较发育,但渗透率较差;石英和长石类等脆性矿物含量大于30%,但与海相以石英为主的炭质泥页岩相比,脆性矿物含量较少,不太利于压裂;页岩气有利勘探区位于王口镇—梁头镇—静海镇一线以南区域,综合评价值在0.61以上,为优等有利开发区。