准噶尔地区物理模型应用效果

准噶尔盆地腹部侏罗系埋藏深,地震资料在目的层分辨率较低、地震反射特征不清晰,制约了对该区的低幅构造、岩性圈闭的识别和评价.地震物理模拟提供认识复杂地震波场的直观手段.通过建立永进地区、莫西庄符合准噶尔盆地腹部侏罗系油藏实际的物理模型,进行地震物理波场模拟,研究了准噶尔盆地腹部侏罗系含油气地层的地震属性特征,为有效识别侏罗系油藏提供有力了依据.     

三轴压缩条件下单裂隙岩石的破坏特性研究

通过在高强硅粉砂浆材料模型中预制特定倾角和特定尺寸的单裂隙,以常规三轴压缩试验为手段,研究单裂隙试样的破坏特性。试验中观察到3类典型的裂纹,即拉伸型裂纹（Ⅰ型）、滑移型裂纹（Ⅱ型）和撕开型裂纹（Ⅲ型）,其中Ⅱ型、Ⅲ型裂纹在三维试验中普遍存在,Ⅰ型裂纹仅在部分试件中观察到;三轴压缩条件下试样的破裂模式有3种,即拉剪复合破坏、“X”型的剪切破坏和沿裂隙面的剪切破坏。试验结果表明：三轴压缩条件下的单裂隙试样的裂隙扩展规律与预制裂隙关系密切,围压是试样宏观破裂模式的主要影响因素,预制裂隙长度主要影响裂隙扩展的规模,预制裂隙倾角则是新裂隙起裂的诱因。     

金属矿地震勘探物理模拟实验技术

在金属矿地震勘探的物理模拟中,实验技术研究是得到可靠实验结果的重要保证.通过控制环氧基混合材料混合比的实验,形成1 600～3 200m/s的速度差异,实现了对复杂岩性的模拟.在对山地模型的采集中,采用触点控制方式实现了高程测量和数据采集同步进行.采用页面模型模拟技术,实现了对复杂模型地震波总场信号的分解和归位.     

三轴压缩条件下冻融单裂隙岩样裂缝贯通机制

采用岩石力学伺服试验机,对预制单裂隙模型试样进行冻融循环后的三轴压缩试验,基于冻融循环试验对裂隙岩体的冻融损伤劣化模式进行研究,探讨经历不同冻融循环次数后的裂隙岩样在三轴压缩条件下裂缝的贯通机制。试验发现：裂隙岩体的冻融损伤劣化模式有颗粒散落模式、龟裂模式和沿预制裂隙断裂模式3种;在三轴加载条件下,冻融裂隙岩样的贯通模式呈现拉贯通、剪贯通、压贯通和混合贯通4种;贯通模式和冻融循环次数、围压的大小以及裂隙倾角有关,随着冻融循环次数的增加和围压的升高,岩样表面的破裂线越来越多,导致裂纹的贯通模式由单一贯通转换为混合贯通,在围压为2、6 MPa时,岩样的破坏模式为拉-压贯通,而围压为4 MPa时,岩样主要呈现拉贯通,裂隙倾角为30°的岩样主要贯通模式为拉贯通,裂隙倾角为60°的岩样主要贯通模式为剪贯通。     

地震物理模型中储层流体地质模型材料的探索

为了研究储层流体的地球物理特性,解决储层流体物理模型建模难题.本文首次采用环氧树脂材料和高分子吸水材料制作复合材料的方法,探索开发了储层流体模型材料.首先,介绍了储层流体材料的配方和制作工艺,即配制基体材料,配制储集分散液,真空混合,浇注固化.其次,对储层流体材料的微观结构、纵波速度、频谱特性等特征进行了测试分析.最后,制作了三维物理模型,考察了储层流体材料的应用效果.研究认为,制作的储层流体材料的综合特性与储层流体地质体特征有很好的相似性,可以通过控制水和气的含量来制作不同流体含量、不同纵波速度和不同主频的储层流体模型,为储层流体的定量化研究提供一种新方法.     

双层粘合模型的研究及其应用——北京、天津和唐山地区地壳结构的初步实验模拟

为了获得具有合适波速的模型材料,文中讨论了可以定量控制模型材料波速的双层粘合模型。将两种波速不同的模型材料板按不同的厚度比例粘合在一起,只要入射波波长比板的厚度大得多,就可以使粘合模型的波速在这两种材料的波速值范围内变化。应用双层粘合模型,以1:20万的比例,实验模拟了文[3]给出的北京、天津和唐山地区地壳结构。在模拟地震图上观测到了对应于文[3]所给出的四组震相。模拟地震图与唐山余震地震图在一定程度上相似。     

高粘度非牛顿模型材料流变性能的实验测定

本文介绍了一种高粘度非牛顿模型材料流变性能的实验测定原理和方法。此法不仅可以得到材料的表观剪应变速率和非牛顿剪应变速率,还可以得到流变指数、应力指数和表观粘度。采用夹心式流变仪对M503模型材料进行了试验测定。M503是一种聚合物模型材料,由橡胶腻子XM-50(一种黑色密封材料)与滑石粉按重量1:1混炼而成。实验结果表明:M503是一种假塑性材料,当非牛顿剪应变速率控制在7.52-105.56×10-5s-1范围时,其应力指数n变化范围为1.15-3.33,表观粘度变化范围为4.69-0.99×107Pa·s。      

低强高脆岩爆模型材料配比试验研究

深部硬岩隧洞开挖卸荷常诱发高强度岩爆灾害,岩爆已成为影响隧洞工程安全建设的关键问题。物理模型试验作为研究深部隧洞开挖工程的重要手段之一,其材料的性质特征对试验结果影响很大,配制出适合开展岩爆物理模型试验的模型材料是研究的关键。在传统岩爆模型材料研制的基础上,通过引入岩爆倾向性指数和脆性评价指标,采用正交设计法和敏感性分析,开展低强度、高脆性的岩爆模型材料配比试验研究。试验选择石英砂含量、重晶石粉含量、高强石膏与水泥质量比和水含量4个影响因素,每个因素设置5个设计水平,共25组配比方案。每组配比方案均测定模型材料的强度、力学参数、岩爆倾向性指数和脆性评价指标,并研究这些参数和指标随4个影响因素在不同设计水平下的变化规律。最后,针对挑选出的岩爆模型材料,分析讨论了各影响因素与岩爆倾向性、脆性之间的相互关系。试验结果表明：基于岩爆倾向性指数和脆性评价指标,所配制的岩爆模型材料满足物理模型试验要求;配制岩爆模型材料重点要控制重晶石粉和水的含量,并合理调节高强石膏与水泥质量比。     

界面倾角对复合层状物理模型材料力学特性的影响研究

针对我国层状盐岩的地质赋存特征,开展了层状模型材料的三轴压缩试验,探讨了界面倾角对层状交互模型材料试样的应力-应变曲线、压缩强度、弹性模量、峰后应力跌幅和破坏形态的影响,并对不同界面倾角试样的破坏形态进行了理论分析。分析结果表明,（1）三轴峰值强度随界面倾角的增大呈先减小后增大的变化趋势,60°时取得最小值,90°时取得最大值;（2）弹性模量随界面倾角的增大而增大,刚开始随角度增大而增大的趋势很平缓,倾角接近90°时增大趋势明显,0°时取得最小值,90°时取得最大值;（3）随界面倾角增大,峰后应力跌幅先减小后增大,30°最小,90°最大;（4）破坏形态随界面倾角增大依次呈现出共轭剪切（0°）、沿弱面的剪切破坏（30°和60°）和剪切-局部劈裂破坏形态（90°）三种破坏模式;（5）储库腔顶和腔底部位强度较高,但脆性很强,须采取一定措施控制这些部位的变形和位移,腔体30°和60°的腰部部位及附近强度较低,塑性变形能力较强,须对储库形状和运营压力进行精细设计。针对试验结果进行的理论分析,可为进一步分析层状盐岩地层中储库的围岩稳定性和局部破损特性提供一定参考。     

一种交互层状岩体模型材料制备方法及初步试验研究

我国的盐岩层具有盐层薄、夹层多等特点,相对于大型能源地下储备库而言,层状盐岩围岩可视为交互层状介质,其工程力学特性研究是储备库稳定性评价的基础。因此,制备层状岩体模型材料并开展层状盐岩物理模拟试验是非常必要的。为此研发了一种厚度比及各岩层力学特性可调的交互层状岩体模型材料制备方法：首先设计一种薄层切割装置,对预制好的两种力学特性迥异的均质模型材料块体进行切片,再利用一种模型材料软薄层吸附平移装置将得到的两类薄层交互叠加,经过修葺、预压和养护,获得交互层状模型材料块体,最后钻孔取样获取具有不同倾角和厚度比的交互层状岩体模型材料试样。初步试验研究了厚度比、倾角等对交互层状岩体力学特性的影响,结果表明,通过该方法获得的模型材料可以较好的模拟层状岩体特性,为系统开展层状盐岩体物理模拟试验打下良好基础。