神东侏罗纪砂岩微观结构对其力学性质及声波传播速度的影响

为了分析神东侏罗纪砂岩微观结构对其力学性质及声波传播速度的影响,利用偏光显微镜、岩石力学试验系统对砂岩进行研究,同步测定砂岩声波传播速度。结合数理统计方法建立宏观力学特性、声波速度与砂岩内部微观结构之间的定量关系。结果表明:随着碎屑颗粒粒径增加和不均匀系数增大,砂岩的单轴抗压强度、弹性模量和应变相应减小,其力学性质呈减弱的趋势,而泊松比变化趋势不明显;同时随着砂岩碎屑颗粒粒径增加和不均匀系数增大,声波速度也相应减小;对比发现,同一岩石类型侏罗纪煤系砂岩单轴抗压强度与碎屑颗粒平均粒径之间的关系和石炭-二叠纪煤系砂岩相反。     

丹江口水库岩石物理力学性能试验研究

通过丹江口水库库区代表岩样物理力学性能试验研究,得到岩样基本物理参数及其在干燥状态、自然状态和饱和状态下的单轴抗压强度、弹性系数和岩石软化系数。试验结果表明,岩石抗压强度随弹性模量的增加而增加,岩石弹性模量与孔隙率具有一定的关系,岩石吸水后强度弱化程度与孔隙率和岩石矿物成分密切相关,并且建立了岩石单轴抗压强度与弹性模量,孔隙率与弹性模量之间关系式。岩样的最终破坏形式可归纳为6种。研究成果可为丹江口水库诱发地震评价研究提供基础数据和参考。     

低温饱水粗粒砂岩强度特性和破坏模式研究

为了研究低温条件下饱水粗粒砂岩的力学特性,以内蒙古自治区鄂尔多斯某冻结副立井为工程背景,以-500～-700 m基岩段粗粒砂岩为研究对象,进行常温(20℃)和不同低温(-10,-15,-20,-30℃)条件下饱水粗粒砂岩的单轴压缩试验,分别探讨低温对饱水粗粒砂岩单轴抗压强度、弹性模量和泊松比的影响以及低温饱水粗粒砂岩的破坏模式。结果表明:随着温度的不断降低,低温饱水粗粒砂岩的弹性模量和单轴抗压强度均不断增大,泊松比不断降低;低温饱水粗粒砂岩单轴压缩破坏形式主要有两种,即柱状劈裂破坏和单一斜截面剪切破坏附带劈裂裂隙。研究结果可为低温条件下岩石力学特性和煤矿冻结凿井施工设计提供参考依据。     

长春地区季冻土微观结构特征的定量评价

利用计算机图像处理系统对长春地区季冻土的SEM图像进行分析,结合分形理论,对土的微观结构、结构单元体的大小、形状、分布以及定向性进行定量评价,以分析土结构对水分迁移机理的影响。通过研究表明:长春地区季冻土颗粒直径主要在2-10μm,粉粘粒成分含量比较多,具有团聚状结构,定向性单一,大小胶结体同时存在,孔隙多为毛细孔隙,比较密集,规则,畅通,直径主要为<2μm,有利于水分储存和形成迁移通道;颗粒分布分维值多在1.1-1.2之间,孔隙定向分维值为0.79-0.95。降低颗粒分布分维数,增加孔隙定向分维数,能有效防止水分迁移和冻胀作用。     

孔隙对混凝土宏观力学性质的影响

目的研究混凝土孔隙结构参数对混凝土弹性模量、单轴强度等宏观力学性能及破坏规律的影响,建立混凝土细观结构参数和宏观力学特性之间的联系,为以后改善混凝土的力学性质打下基础.方法将混凝土看成由骨料、水泥砂浆以及两者之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,通过数值试验研究孔径、孔隙率对混凝土强度和弹性模量的影响规律.结果混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降;抗拉抗压强度在同一孔径(孔隙率)下随着孔隙率(孔径)的增长呈对数下降;初始孔隙率越大,材料达到峰值应力时新破坏的面积越小;多孔径作用下的宏观力学性质是单一孔径力学性质的积分.结论混凝土中孔径分布和孔隙率对其弹性模量和强度均有较大影响.孔隙率相同时,多种孔径作用下的混凝土宏观力学性质是单一孔径作用下的宏观力学性质的加权平均值.     

冻融循环作用下砂岩力学特性与电镜扫描试验研究

通过对取自新疆阿勒泰某隧道的砂岩开展冻融循环试验,在-25℃下冻结9 h,(20±2)℃下融解5 h,为一个冻融循环过程,对岩样分别进行0、5、10、20、30、40、50、60、80次冻融循环。然后,进行单轴压缩试验和电镜扫描试验,得到经历不同次数冻融循环后的饱和砂岩破坏特征、应力-应变曲线、弹性模量、泊松比,并分析该砂岩物理力学特性和破坏断口微裂纹演化与冻融条循环次数之间的关系。结果表明:随着循环次数的增加,该砂岩岩样弹性模量呈不同程度降低趋势,峰值应变呈逐渐增大趋势,而泊松比呈先增加后减小趋势,微裂纹长度、宽度及面积不同程度呈增大趋势,使砂岩损伤劣化不断加剧。     

长春地区季冻土微观结构特征的定量评价

利用计算机图像处理系统对长春地区季冻土的SEM图像进行分析，结合分形理论，对土的微观结构、结构单元体的大小、形状、分布以及定向性进行定量评价，以分析土结构对水分迁移机理的影响。通过研究表明：长春地区季冻土颗粒直径主要在2-10／μm，粉粘粒成分含量比较多，具有团聚状结构，定向性单一，大小胶结体同时存在，孔隙多为毛细孔隙，比较密集，规则，畅通，直径主要为〈2μm，有利于水分储存和形成迁移通道；颗粒分布分维值多在1．1-1．2之间，孔隙定向分维值为0．79-0．95。降低颗粒分布分维数，增加孔隙定向分维数，能有效防止水分迁移和冻胀作用。     

含水率及应变速率对冻结粉质黏土强度特性影响

人工冻土单轴抗压强度和弹性模量是人工冻结法设计的关键参数,准确掌握其变化规律极为重要,为此开展了不同含水率及应变速率条件下粉质黏土人工冻土单轴抗压强度试验研究。结果表明:大部分试样呈现腰鼓型破坏,随着含水率的增加,应力-应变曲线逐渐由应力软化型向应力硬化型转变,存在一达到强度峰值的最优含水率,对于南京典型粉质黏土该含水率为22%,接近饱和含水率;重塑粉质黏土的弹性模量随含水率的增长而增长,但增长率呈下降趋势;单轴抗压强度和弹性模量均随应变速率的增加呈衰减性增大;回弹模量随加卸荷次数的增加逐渐增大,当加卸荷次数达7次后,回弹模量值基本稳定。     

沉积岩单轴抗压强度与弹性模量关系研究

岩石单轴抗压强度和弹性模量之间存在有模糊的正相关性。作者的研究工作力图使两个指标间以往较为模糊的关系变得明确,并以此估算取值较为困难的弹性模量值。在岩石结构、构造特征研究的基础上,统计、整理了不同结构、构造特征的300余个沉积岩岩石试件的测试结果。从统计结果可见,随着结构、构造分类的细化,沉积岩单轴抗压强度与弹性模量之...     

组砌方式对生土基砌体受压力学性能的影响

为了研究组砌方式对生土基砌体单轴抗压性能的影响,确定生土基砌体抗压强度试验标准试件的组砌方式,选取2种传统土坯和2种新型生土砖制作砌体试件,通过单轴抗压试验对3种不同组砌方式的砌体试件进行测试,分别从破坏形态、抗压强度、弹性模量及泊松比等方面分析了组砌方式对生土基砌体单轴抗压性能的影响,基于层次分析法确定了生土基砌体抗压强度测试的最优组砌方式.结果表明:轴压作用下叠砌试件多发生局部破坏和劈裂破坏,带有竖向灰缝的砌体试件均发生由竖向裂缝引起的贯穿破坏;各类生土基砌体的抗压强度、弹性模量和泊松比呈现相同的规律,抗压强度及弹性模量由大到小依次为叠砌、全顺、梅花丁,泊松比由大到小依次为梅花丁、全顺、叠砌;全顺试件在适用性、操作性、数据稳定性、试件破坏形态代表性及复演性等方面较为均衡,建议采用该组砌方式作为生土基砌体抗压强度试验标准试件组砌方式.     

多孔弱胶结岩石破裂的围压影响机制及压密-损伤本构模型

通过开展粉砂岩单轴、三轴压缩试验,研究不同围压下岩石的力学性质及声发射活动规律,揭示了围压对多孔弱胶结岩石破裂的影响机制;根据声发射能量计数建立损伤变量,并提出了表征岩石损伤分布程度的损伤度;采用粉砂岩空隙体积应变建立岩石的空隙压密度,验证岩石空隙压密-损伤破裂本构模型并进行了参数分析.研究表明：1)施加围压阶段产生的体积压缩量最高,占据岩石最大体积压缩量的65%;泊松比随围压增大而减小,与致密硬岩恰好相反.2)围压限制了岩石的微裂纹扩展,粉砂岩单轴压缩时的声发射振铃计数率最大值为三轴压缩的十几倍;围压越大,声发射空间分形维数越小,微裂纹分布越集中.3)多孔弱胶结岩石的破坏是岩石内部短时间内产生大量小尺度剪切微破裂并迅速汇集—兼并形成大尺度宏观裂纹的过程;低围压可以有效地抑制小尺度微裂纹的扩展,而高围压对大尺度微裂纹的约束效果更明显.4)空隙压密-损伤破裂本构模型的理论参数物理意义清晰,能够准确反映围压对粉砂岩压密及破坏的影响机制,对于描述三轴压缩下多孔弱胶结岩石变形破坏规律具有较好的适用性.     

安塞西区延长组长6储层孔隙结构特征及评价

根据岩心观察、岩矿薄片、铸体薄片及扫描电镜等分析结果,认为安塞两区长6油层组储层岩石以细粒长石砂岩为主,其次为中-细粒、中粒及粉-细粒、粉粒长石砂岩,该储层主要储集空间类型有沸石溶孔、粒间孔和粒内溶孔(长石溶孔、岩屑溶孔).主要的孔隙组合类型有粒间孔-溶孔型、溶孔-粒间孔型、粒间孔型及复合型等.研究区反映孔喉特征的各种...     

下寺湾油田柴窑区延长组长6储层特征研究

以研究区大量的岩心资料为基础,通过扫描电镜、铸体薄片、常规压汞等有效的分析方法,对下寺湾油田柴窑油区储层进行了详细研究.研究结果表明,柴窑区长6油层组储层主要为一套浅灰色-灰绿色长石细砂岩,其次为粉-细粒长石砂岩及中-细粒长石砂岩.本区储层为特低渗储层,储层砂岩中的孔隙主要分为：原生孔隙,包括残余粒间孔隙和填隙物内微孔隙;次生孔隙,以溶蚀型次生孔隙为主,此外有自生矿物晶间微孔隙和微裂隙.孔隙类型主要为粒间孔,次为长石、沸石和岩屑溶孔.该区储层孔喉分选性好,储层成岩作用类型主要有压实及压溶作用、胶结作用、溶蚀作用和破裂作用等,成岩作用复杂,成岩现象丰富,并对储集层孔隙发育及物性影响显著.     

苏北盆地东南部泰州组砂岩储层孔隙类型及有利储层评价

利用50余口井的储层实验资料,对苏北盆地主力勘探地区海安凹陷和高邮凹陷泰州组砂岩储层进行孔隙类型和有利储层评价。综合研究表明:海安凹陷和高邮凹陷泰州组发育三角洲、浊积扇、扇三角洲等成因类型砂体,这些砂体由成分和结构成熟度较低的长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩组成,并且砂岩储层发育次生孔隙,原生孔隙较少;海安凹陷泰州组储层第一个次生孔隙发育段为2300～2500m,系大量碳酸盐胶结物、长石和岩屑颗粒遭受强烈溶蚀而成,孔隙度为12%～25%,第二个次生孔隙发育段为2600～3200m;高邮凹陷泰州组储层孔隙演化与海安凹陷有一定差异,其只存在1个次生孔隙发育段(2400～2900m),孔隙发育程度与海安凹陷的第一个次生孔隙带相似;泰州组砂岩储层中次生孔隙的形成主要与沉积物中有机质演化产生的有机酸、酚以及碳酸有关;大部分次生孔隙是由粒间碳酸盐胶结物溶蚀产生;海安凹陷有利储层主要分布在西北部和东部三角洲前缘砂体和滑塌浊积扇砂体中,高邮凹陷有利储层主要分布在南部扇三角洲前缘砂体中,储层埋藏浅、物性好,均以Ⅰ和Ⅱ类储层为主,是有利的勘探地区。     

麻黄山地区延安组砂岩储层孔隙结构特征及其影响因素

为了更好地进行低渗透油藏开发,运用铸体薄片鉴定、扫描电镜观察及背散射技术(BSE),通过物性测试及压汞资料综合分析,研究麻黄山地区延安组砂岩储层孔隙结构特征及其影响因素.结果表明:麻黄山地区延安组储层砂体具有低孔低渗特征,储集空间主要为粒间孔隙和粒内溶蚀孔隙,同时孔径分布具有大孔喉数量多、孔喉大小分布不均匀、分选性较差特点.根据毛细管压力曲线形态将储层分为三类,其中Ⅰ类储层物性好、喉道粗,储集性最好,主要发育在刚性颗粒含量高的中砂岩中;Ⅱ类储层物性一般、喉道较粗,储集性一般,在各层段普遍发育,以延5段、延9段最为发育;Ⅲ类储层物性差、喉道极细,不具有储集能力,以延6段ND101井区和延10段ND13井区为代表.造成孔隙结构变化的因素包括沉积和成岩作用,其中沉积作用提供的碎屑物质中刚性颗粒含量不同是引起差异压实的主要因素;压实作用和胶结作用是造成孔隙结构破坏的直接原因,溶蚀作用对孔隙结构的建设性改造是发育优质孔隙结构的关键,裂缝能够沟通不同地层并为地层流体流动提供良好通道,从而对储层孔隙结构改善起到促进作用;延安组优质的孔隙结构发育在刚性颗粒含量高的弱压实、弱胶结、强溶蚀的中粒石英砂岩中.     

不同水岩作用下砂岩的力学参数演化特征

针对水电站边坡岩体在库水浸泡、水位涨落或降雨作用下容易发生滑坡灾害的现象,选取某水电站边坡砂岩为研究对象,研究饱水和干湿循环作用对其力学特性的影响规律,提出了通过比较天然状态、饱水作用以及干湿循环下岩石试样的强度和变形参数的方法.结果表明,随着水岩作用次数的增加,砂岩单轴抗压强度和弹性模量不断减小并趋于恒定,其两者与水岩作用次数呈对数关系,经过干湿循环的试块抗压强度和弹性模量小于经过饱水作用试块.     

不同水岩作用下砂岩的力学参数演化特征

针对水电站边坡岩体在库水浸泡、水位涨落或降雨作用下容易发生滑坡灾害的现象,选取某水电站边坡砂岩为研究对象,研究饱水和干湿循环作用对其力学特性的影响规律,提出了通过比较天然状态、饱水作用以及干湿循环下岩石试样的强度和变形参数的方法.结果表明,随着水岩作用次数的增加,砂岩单轴抗压强度和弹性模量不断减小并趋于恒定,其两者与水岩作用次数呈对数关系,经过干湿循环的试块抗压强度和弹性模量小于经过饱水作用试块.     

咸化湖盆滩坝砂体孔隙演化模式:以切克里克凹陷为例

基于咸化湖盆滩坝砂体受胶结作用影响显著,同时易受烃源岩热演化过程中形成的有机酸的溶蚀改造,储层孔隙演化复杂,利用柴达木盆地切克里克凹陷切探2井岩心资料,研究了滩坝砂体的储层特征及孔隙演化规律.该套滩坝砂体单层厚度为4 m,以细-中粒砂岩为主,颗粒分选好,磨圆好,泥质杂基含量低,方解石胶结普遍发育,其次为硬石膏胶结,砂体中部胶结作用弱,孔隙发育,以粒间孔为主,次生溶蚀改造明显,平均孔隙度为14.0％,平均渗透率为49.9 mD.根据研究区断裂活动分析以及烃源岩演化过程,建立了研究区滩坝砂体孔隙演化过程及模式:成岩早期砂体顶底形成胶结致密带,保护砂体中部原生孔隙;成岩中期下伏烃源岩生成的有机酸沿断裂向砂体运移,酸性流体对方解石胶结物、易溶颗粒溶蚀形成次生孔隙,进一步改善储层物性.     

南京粉砂三轴压缩过程中的三维孔隙结构演化特征

砂土三轴剪切过程中细观孔隙结构演化与其宏观力学性质之间存在着紧密联系。基于南京大学自主研发的微型三轴仪,对南京粉砂试样进行了三轴剪切试验,利用显微CT扫描,获得了加载过程中试样的三维孔隙结构演化特征。结果表明:试样表现出应变软化-硬化型的应力-应变关系曲线;端部摩擦阻碍试样体积膨胀,发生鼓形区状破坏;试样整体体孔隙率从初始的46.3%减小到40.9%,后增大到43.0%附近,且试样破坏区孔隙率显著增大;统计区状破坏区表征单元体孔隙参数,发现破坏前孔隙被压密消失,孔隙数量减少32.4%,平均孔隙半径减小48.8%,导致孔隙半径分布趋于集中,破坏后破坏区域内出现大量大半径的孔隙;颗粒间错动导致颗粒棱角破碎,使孔隙形状趋于规则。     

基于氩离子抛光-SEM和ImageJ软件的页岩储层孔隙结构分析——以中扬子地区陡山沱组为例

为分析页岩储层孔隙结构,分析核磁共振、CT扫描、SEM、压汞法、氮气吸附法等方法,提出基于氩离子抛光-SEM技术与ImageJ软件结合的改进的页岩储层孔隙结构分析方法.首先,利用氩离子抛光-SEM技术获得中扬子地区陡山沱组页岩孔隙图像,将页岩分为有机质孔隙、粒间孔隙、粒内孔隙和微裂缝等4种孔隙类型;孔隙形态分为不规则多边形孔隙、近圆形孔隙、复杂网状孔隙、脉状或条带状孔隙等4类;然后,利用ImageJ软件定量分析陡山沱组页岩孔隙SEM图像.结果表明:中扬子地区陡山沱组页岩有机质孔最发育,粒间孔次之,粒内孔最不发育;粒间孔和粒内孔的孔隙直径较有机质孔的大;页岩的孔隙率为0.49%~1.21%,总孔隙率为2.86%.该方法实现对页岩储层孔隙结构的定性分析和定量表征,以及对储层的定量评价,研究结论对页岩储层孔隙结构分析具有参考意义.