泸州地区深层页岩气水平井套变成因机理探讨

四川盆地南部泸州地区深层页岩气储量丰富,是继长宁、威远等中浅层页岩气之后重要的天然气资源接替领域。但在泸州地区深层页岩气开发过程中水平井套管变形(以下简称套变)频发,对水平井压裂施工产生明显影响,制约了该区深层页岩气的规模建产。业内普遍认为套管变形是地层中的断裂发生滑移并对水平井产生剪切和挤压作用引起的,但基于该理论的套变模型与诸多实测数据不相吻合。为了进一步明确套管变形机理,提高套变的防控效果,以泸203井区18口套管变形水平井为对象,基于多臂井径成像测井,逐个对比套变形态、套变层位以及平面断裂发育情况,建立了断裂滑移和层理面滑移2种地质模型,并分析了2种地质模型下的不同套管变形特征。研究结果表明:(1)断裂滑移诱发的套变具有以下规律,即平面上套变仅出现在水平井与断裂带的交会处;套管的变形长度理论上应在10 m以内;套管的变形程度应呈近似对称关系,中部变形强,向两侧逐渐减弱。(2)该区多数套变不在预测的断裂带内,且部分套变段变形长度与形态不符合断裂滑移的特征。(3)层理面滑移可诱发多个相似的套变,在该机制下套管变形长度等于井筒与滑移面相交的距离,且层理面滑移的垂向分布与地层的页理发育程度一致。(4)层理面滑移与断裂滑移具有相似的力学机理,通过三维莫尔圆可以分析钻井和压裂过程中诱发断裂/层理面滑移的关键参数变化。结论认为,除断裂滑移外,层理面滑移是诱发页岩气水平井套管变形的另一重要机理,该研究成果可为深层页岩气规模效益开发的套变防控提供理论指导。

路堑顺层边坡稳定性分析及支挡防护数值模拟研究

为研究含泥岩夹层顺层白云岩边坡的变形特征、稳定性及支挡防护,以某路堑边坡为例,基于midas GTS有限元软件进行了数值仿真计算,并结合现场观测分析边坡开挖及支挡防护后的坡体变形特征、应力状态、塑性区分布、抗滑桩受力特性,以及边坡加固后的稳定性状态。结果表明,研究边坡开挖至路基标高后,泥岩夹层出露,其破坏模式为平面滑动,稳定性系数为0.92,边坡不稳定,需做进一步支挡;边坡开挖后预应力锚索在坡体表面发生应力集中,且产生了良好的反向约束力,改善了坡体内部的应力分布;坡脚施加抗滑桩后与预应力锚索共同约束坡体,防止其沿泥岩夹层滑动,起到了良好的阻隔作用,且二者相结合后固脚强腰效果良好,确保了边坡整体稳定与局部稳定;经长期观测,边坡采用抗滑桩+框架锚索等多种结构综合治理具有良好的支护效果。

红层边坡浮托力作用下滑移弯曲破坏机理分析

红层软岩具有独特的工程特性,其顺向边坡发生失稳的案例非常多。本文以岩体弹性变形本构方程为理论基础,推导出红层边坡在降雨条件下发生滑移弯曲破坏的极限承载力、极限坡长和弯曲点位置计算式,以及红层软岩边坡发生滑移弯曲破坏的判据,并结合湖南湘西某大型缓倾顺层滑坡实例对相关结论进行验证。相关结论对今后类似工程的勘察及预加固等具有重要的参考价值。

基于FLAC3D的边坡支护方案优化研究

为研究抗滑桩及锚杆框架梁在顺层岩质边坡支护中的优化方法,基于三级支护的典型顺层岩质边坡,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对抗滑桩桩身长度及桩身截面积、锚杆锚固倾角及锚固长度进行优化。结果表明,不同长度抗滑桩对岩质边坡进行支护时,抗滑桩稳定系数均随着桩身长度的减小而减小,且在边坡岩性发生突变的地方抗滑桩的水平位移也会发生突变,在一定范围内适当减短抗滑桩的桩身长度并不会引起桩身水平位移的大幅度改变,故在满足规范的条件下可通过减小桩身长度来进行优化设计。改变抗滑桩的截面面积并不会显著改变桩身的水平位移,但抗滑桩截面面积会显著影响抗滑桩稳定系数,存在一个临界截面积使得桩身截面积在小于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小迅速减小,而在桩身截面积大于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小只会略微减小。边坡最大水平位移随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,边坡稳定系数随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,故在进行锚杆框架支护设计时可通过增大锚固倾角及增加锚固长度提高边坡稳定性,此结果可为抗滑桩及锚索框架梁在顺层岩质边坡支护提供优化设计方案。

高速公路顺层路堑边坡超前支护技术研究

鄂西山区地质条件复杂,雨量充沛,顺层路堑边坡施工过程中极易发生滑塌。文中以恩施土家族苗族自治州某高速隧道出口左、右两侧顺层高边坡为依托,针对2处边坡开挖过程中发生不同程度的顺层滑塌现象,对顺层路堑边坡的超前支护技术展开研究。根据2处边坡的工程地质条件,对2处边坡的稳定性进行评价分析;并分别提出抗滑桩、钢轨桩+抗滑挡墙的超前支护处治方案.通过对2种超前支护处治方案对比分析可知,抗滑桩的超前支护处治方案效果更为显著,且更加经济环保。

饱水软化下顺层边坡原状滑带土强度特性研究

原状滑带土具有较强的水敏性,揭示饱水软化下滑带土强度特性演化及弱化机制是评价拟建高速公路沿线顺层边坡稳定性的重要前提。针对四川盆地马边河流域某典型顺层边坡,取原状滑带土开展室内直剪试验、固结不排水三轴试验和环剪试验等研究强度弱化规律;同步结合电镜扫描、核磁共振微细观探测技术,揭示其强度弱化机制;最后,探讨考虑饱水软化作用下顺层边坡稳定性的快速评价法。结果表明:饱水软化下原状滑带土的抗剪强度弱化显著,且显著弱化时域为前1h,该时域中滑带土含水率增幅79.6%,黏聚力下降45.0%,内摩擦角下降36.2%,有效黏聚力下降46.6%,有效内摩擦角下降21.5%;滑带土中粗颗粒咬合阻碍剪切面的形成,而饱水软化后咬合摩擦转变为滑动摩擦,应变软化特征明显;滑带土的强度弱化源于其内部结构的剪切破坏,黏土矿物吸水膨胀,颗粒间胶结破坏,小孔隙体积增大,结构趋于疏松,导致强度弱化明显;基于室内直剪试验和极限平衡法,提出了能够用于快速评价顺层边坡稳定系数的定量关系式。

顺倾层状岩质边坡滑移-溃屈破坏力学分析

顺倾层状岩质边坡是工程建设中经常遇到的一种边坡类型,在岩层自重、地震力及静水压力作用下常常发生滑移-溃屈破坏.基于弹性压杆理论和能量法建立了顺倾层状岩质边坡的滑移-溃屈破坏力学模型并进行了力学分析,推导出在由岩层自重、地震力及静水压力联合作用下顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度条件方程.以霸王山滑坡为实例对该条件方程的合理性进行了验证,结果显示所计算的结果与实际情况较为一致,证明了该条件方程的合理性.通过参数敏感性分析发现:随着静水水头高度、岩层厚度、岩石弹性模量及层间摩擦强度的增加,顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度随之增加;随着岩石重度、岩层倾角及水平地震系数的增加,顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度随之减小.

岩质边坡水力驱动型顺层滑移破坏机制分析

顺层边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。在分析顺层边坡水力驱动型滑移破坏的形成与演变的基础上,探讨了地下水对顺层边坡稳定性的影响机制;指出地下水在边坡后缘张裂隙和滑动面形成的渗流通道中运动时,对滑体将产生3个方面的力学作用:张裂隙静水压力、滑动面扬压力和拖曳力;推导了边坡极限平衡状态下张裂隙临界充水高度和临界降雨强度的计算公式。分析结果表明,边坡后缘张裂隙充水高度直接决定了3种水压力的大小,当张裂隙充水高度达到临界值后,边坡在水压力作用下发生滑移破坏;且张裂隙充水高度与降雨强度呈线性关系。最后建立了顺层边坡水力驱动型滑移破坏判据。

顺层岩质边坡渐进破坏及失稳机理的数值模拟研究

提出了利用 Lagrangian 乘子网格来模拟顺层边坡层间结构面接触行为的方法,并推导了考虑接触约束的 Lagrangian控制方程的弱形式及其有限元离散方程。Lagrangian 乘子网格容许界面出现较大的切向滑移,较好地解决了接触问题中的高度非线性和响应不平滑性。应用以上方法对沪-蓉-西高速公路某顺层岩质高边坡进行了数值模拟分析,得到了临滑状态下的位移场、应力应变场、结构面上的接触状态、层间滑移距离以及接触摩擦力的分布规律。数值模拟结果表明,顺层岩质边坡的破坏是一个渐进的过程,由最初的层间错动,发展为顺层蠕滑,最后在坡底剪出而破坏;其破坏型式由最初的顺层滑动逐步向溃曲破坏转化。

顺层岩质边坡顺层滑动岩体范围分析

顺层滑移-拉裂是顺层岩质边坡中常见的一种破坏模式,顺层滑动岩体范围大小是该类边坡稳定性分析及其加固支挡结构设计的基础,是设计人员最关心的问题。考虑边坡开挖卸荷效应对边坡岩体力学参数的影响,建立了顺层岩质边坡顺层滑动岩体范围的计算式,利用重庆至怀化铁路沿线顺层岩质路堑边坡失稳破坏的调查资料进行对比分析,结果吻合较好。

大巴山西北缘叠加褶皱研究

大巴山晚侏罗纪叠加褶皱可能是世界上区域规模或填图规模最典型的褶皱叠加构造之一,具有完美的干涉图像。作者在两期褶皱近乎正交的大巴山西北缘开展1/万填图和构造分析,重点研究露头尺度上的横跨褶皱的几何学、运动学特征。厘定了晚三叠世和晚侏罗世两期构造运动及其两期褶皱变形,确定地壳浅层发育的纵弯褶皱机制,在三维几何形态研究基础上,特别是根据同褶皱层间滑动线理的几何学和运动学及其相互配置关系,基于叠加褶皱力学作用方式和变形干涉图像将区内叠加褶皱划分为3类10种基本样式。研究表明晚侏罗世近南北—北北西向褶皱(F2)近垂直地跨过晚三叠世近东西—北东向褶皱(F1),是大巴山地区最主要的定型构造,构成大巴山晚侏罗纪弧形前陆褶皱山系主体;而北西向褶皱(F3)与近南北—北北西向褶皱(F2)在其中—西部以小的角度相交,总体具非共轴的旋转应变特征,并主要表现为并置或重褶作用。

提升管循环流化床气、固局部滑落速度的分布

本研究采用光纤激光多普勒测速仪（ＬＤＶ），通过两列信号处理系统，同时测定了气体和颗粒局部速度，研究了低密度循环流化床提升管内局部滑落速度的变化规律。实验结果表明，提高颗粒循环速率，在任一径向位置的气固滑落速度均增加；提高气体表观速度，反而使气固之间局部滑落速度减小。由于固体颗粒在近壁区的团聚行为，在近壁区气、固局部滑落速度出现一个极大值。

库车坳陷克拉苏构造带构造特征及天然气勘探

库车坳陷克拉苏构造带成藏地质条件优越,构造的发育与演化主要受区域逆冲断裂的控制,具有明显的南北分带、东西分段、纵向分层的构造特点。依据区域断裂、构造样式的不同,从北向南可划分为4个带,从西向东可划分为5个段。断裂控制构造的发育和差异性,而断裂特征受古构造背景、滑脱层及挤压应力强度的影响,造成成藏和保存条件的不同。克拉苏构造带优质储层发育、盐层相对较厚、远离断裂多期活动区,是理想的前景区,而大北、克深地区是天然气勘探的现实领域。

西南某水电站中倾顺层滑坡稳定性分析

西南某水电站右岸为二叠系下统中薄层砂板岩夹大理岩，为顺向坡，地层倾角40°～50°。该处正好处在雅砻江凹岸，在晚更新世中晚期，发生顺层活动，形成巨型滑坡。但地表调查及钻探与洞探资料表明，滑坡表层无明显的新活动迹象，进一步分析表明，该滑坡滑体主要由保存原岩层序的假基岩组成，且假基岩走向与坡向达35°以上，解体程度低，前部存在较长的抗滑段、导水性好等特点是该滑坡总体稳定的主要原因。

顺层滑动构造对安徽狮子山矿田“多层楼”矿床的控制

位于长江中下游铁铜成矿带铜陵聚矿区的狮子山矿田,大部分矿床的主矿体具有顺层产出的特点,故有“多层楼”之称,本文在对狮子山矿田构造要素进行详细观测的基础上,进行了构造变形系统时序与形成机制的研究及构造复合效应的分析,重点对顺层滑动构造的特点和成因进行了较深入的剖析,认为狮子山矿田矿床的主要构造控制因素是多层顺层滑动,从而较合理地解释了该矿田的矿床在空间上呈“多层楼”分布的特征。

塔中北斜坡碳酸盐岩岩溶储层油气差异富集特征

塔中北斜坡下奥陶统岩溶储层基本为低孔低渗储层,主要的储集空间为溶蚀孔、洞和断裂活动产生的裂缝。储层呈现"横向连片,纵向分层"特点,优质储层主要呈层状叠合分布在不整合面下0～200m范围内的垂直渗流带和水平潜流带。岩溶储层具有大面积、多储集段含油气的特点,平面上整体表现为"西油东气,内油外气"的分布特征。鹰山组直接盖层良3—5段致密灰岩平面上具有"东厚西薄,北厚南薄"的分布特点,剖面上呈现"块状分布,横向相连,纵向叠置"的展布特征。鹰山组内部多套高阻层相互叠置,与下伏含油气层构成良好的配置关系,形成一套或多套储盖组合,控制油气的分层聚集。塔中北斜坡发育着一系列NE向左行走滑断裂,以之为边界,可以分为若干个构造区块。区块内油气水正常分异,相对高的部位聚集油气、低部位出水。块体内部油气多富集在距主干走滑断裂0.5～4.0km范围内。

液固循环流化床的研究(Ⅱ)表观滑落速度及曳力系数

在本文(Ⅰ)报实验研究的基础上,进一步探讨了液固循环流化床中的两相流动特性.液固两相表观滑落速度的实测结果表明,实验结果与广义流态化方法的预测值间存在较大的差异.表观曳力系数的研究表明,实验回归的表观曳力系数与文献中的传统预测值间也存在较大的差异,进一步体现出由于状态参数的径向不均匀性带来的循环流态化与散式流态化间的差别.

层滑构造的形成机理及其在煤矿安全中的意义

研究表明,层滑构造是煤系地层断块相对滑动的结果,其力学本质是煤层由于其低强度而充当了煤系地层构造作用下的剪切带而发生破坏,煤层越厚,剪切带宽度越大,越易破坏,从而形成了选层性特征,文章以淮南煤田潘三矿为例进行了说明。

顺层滑移路堑边坡的开挖及治理分析

顺层滑坡往往对工程建设造成严重的灾害,根据某坡体的地质背景和工程地质特征,建立了顺层滑坡的地质模型,对某段高速公路的路堑边坡从开挖至治理阶段,用数值模拟进行了较全面的分析,模拟了顺层滑移坡体不同开挖阶段的稳定性和工程处理方案。根据实践检验,分析结果与现场情况基本一致,证明这种数值模拟分析方法具有一定的可信性和优越性,其研究成果对类似工程具有指导意义。

易滑超倾坡水力启动滑移破坏的现场模拟试验

易滑超倾坡的稳定性主要取决于地下水对斜坡岩体的水压力。通过易滑超倾坡水力启动滑移破坏的现场模拟试验,验证了在分析地下水作用下的岩质斜坡稳定性时必须考虑潜滑面通水率问题,并验证了易滑超倾坡稳定性的基本力学模型的正确性;同时也证明了滑坡发生时大多是前缘先破坏,在前缘部位出现喷水、冒水等现象。试验结果表明,潜滑体前缘段所受的地下水压力上升到滑坡的启动界值时滑坡即可发生,并提出了可以导致滑坡启动的地下水压力界值作为此类岩质滑坡监测预警的可靠方法。