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基于CT试验的黔北凤冈地区牛蹄塘组含方解石脉页岩的力学行为研究
1
作者
邬忠虎
孟祥瑞
+3 位作者
蓝宝锋
刘敬寿
巩磊
杨玉翰
《地学前缘》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期117-129,共13页
通过黔北地区牛蹄塘组页岩的岩心观察显示,方解石脉作为天然裂缝的充填物,并在很大程度上影响着页岩的破坏模式,研究含方解石脉页岩的破坏特性对水力压裂过程中裂缝的起裂、扩展行为的预测与工程设计有重要意义。为揭示方解石脉对页岩...
通过黔北地区牛蹄塘组页岩的岩心观察显示,方解石脉作为天然裂缝的充填物,并在很大程度上影响着页岩的破坏模式,研究含方解石脉页岩的破坏特性对水力压裂过程中裂缝的起裂、扩展行为的预测与工程设计有重要意义。为揭示方解石脉对页岩力学特性和破裂特征的影响,进行0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°7种倾角的单轴压缩和声发射试验,并结合CT扫描技术、有限元计算,构建了三维细观数值模型,讨论不同角度方解石脉对页岩的细观破坏过程和力学性能的影响,分析页岩微裂纹的时空演化规律。结果表明:(1)不同方解石脉角度页岩的声发射和应力应变曲线形态变化基本相同,均经历压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和峰后破坏阶段等4个阶段,各阶段区分明显,特征强度的变化曲线整体呈“U”形,变化程度不断加快,θ为75°时为最低值;(2)方解石脉显著影响页岩的破坏模式,随着角度的提高,由劈裂破坏转变为劈裂型剪切破坏再到剪切滑移破坏,最终变为劈裂张拉破坏;(3)重构的三维模型和物理试验的表现较为一致,并且能够观察到页岩内部和表面裂纹扩展与贯通过程,声发射的空间分布反映了不同阶段下的压缩、张拉和剪切破坏的单元类型,从微观角度揭示了含方解石页岩的破裂机制;(4)页岩的宏观力学特征同时受方解石和基质的影响,体现了明显的各向异性特征,方解石角度越高,对滑移导向作用越强,试件的力学性能越弱。
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关键词
页岩
方解石
各向异性
三维重构
黔北地区
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职称材料
中国井下地震观测研究回顾与展望——从井下到东海深井垂直地震台阵
2
作者
徐纪人
李海兵
+2 位作者
曾祥芝
许健生
赵志新
《地震学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期919-935,共17页
目前我国约有数百个井下地震观测台。井下观测可以避免地表噪声干扰和场地效应,填补在高噪声区域获取高精度地震资料的空白。增加井下观测台站可以弥补地表观测能力的不足,使观测台站的布局更加科学合理,从而也为地震学观测研究开辟新...
目前我国约有数百个井下地震观测台。井下观测可以避免地表噪声干扰和场地效应,填补在高噪声区域获取高精度地震资料的空白。增加井下观测台站可以弥补地表观测能力的不足,使观测台站的布局更加科学合理,从而也为地震学观测研究开辟新途径。井下台网观测波形有利于准确测定地震参数,建立高精度波速模型,探索地震成因,从而推动地震预报工作。唐山强震就发生在低速体与高速体之间,文安地震前波速出现了可信的地震前兆性降低异常。井下地震仪可观测到地表反射波,对研究地壳精细结构和资源评估均有重要意义。井下观测到的震级、矩震级以及拐角频率均小于地面台站观测结果。江苏东海大陆深井垂直地震台阵井下波形的平均信噪比为70 dB以上,在高噪声背景区可获得高保真度的地震波形,也为研究震源提供更直接的约束条件,有利于高可信度的震源理论研究,以及地震波传播的非线性效应和场地效应的研究,进而提高强地面运动预测的精确度。井下与地面观测的震级差异可能与上层介质的波形非线性增幅效应及波的频率有关,它们拐角频率差异可能与上层介质对不同频率波分量的影响有关。这些差异的成因也具有多重复杂性,有待于深入地科学研究和探索。我国近期将建设更多井下地震观测台站,井下观测网和垂直地震台阵观测研究是创新未来地球物理学发展的重要途径。
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关键词
井下观测
井下垂直地震台阵
地震学
高精度观测研究
低噪声
震源
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职称材料
江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究
被引量：
1
3
作者
徐纪人
李海兵
+1 位作者
曾祥芝
赵志新
《地震学报》
CSCD
北大核心
2022年第6期1007-1018,共12页
为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究...
为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别M_(L)0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。
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关键词
东海深井观测站
深井地震学
微小地震
波形保真度
波形信噪比
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职称材料
题名
基于CT试验的黔北凤冈地区牛蹄塘组含方解石脉页岩的力学行为研究
1
作者
邬忠虎
孟祥瑞
蓝宝锋
刘敬寿
巩磊
杨玉翰
机构
贵州大学土木工程学院
贵州大学
资源
与环境工程学院
贵州能源产业研究院有限公司
中国地质大学(武汉)构造与油气
资源
教育
部
重点
实验室
中国地质大学(武汉)
资源
学院
中国地质科学院地质研究所
自然资源部深部地球动力学重点实验室
东北石油大学环渤海能源研究院
东北石油大学
地球
科学学院
出处
《地学前缘》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期117-129,共13页
基金
国家自然科学基金项目“黔北下寒武统页岩多期裂缝形成机理及分布预测模型研究(52104080)”
贵州省科技计划项目“贵州省页岩气效益开发关键技术及工程试验(黔科合战略找矿[2022]ZD005)”
贵州省优秀青年科技人才项目(YQK[2023]012)。
文摘
通过黔北地区牛蹄塘组页岩的岩心观察显示,方解石脉作为天然裂缝的充填物,并在很大程度上影响着页岩的破坏模式,研究含方解石脉页岩的破坏特性对水力压裂过程中裂缝的起裂、扩展行为的预测与工程设计有重要意义。为揭示方解石脉对页岩力学特性和破裂特征的影响,进行0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°7种倾角的单轴压缩和声发射试验,并结合CT扫描技术、有限元计算,构建了三维细观数值模型,讨论不同角度方解石脉对页岩的细观破坏过程和力学性能的影响,分析页岩微裂纹的时空演化规律。结果表明:(1)不同方解石脉角度页岩的声发射和应力应变曲线形态变化基本相同,均经历压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和峰后破坏阶段等4个阶段,各阶段区分明显,特征强度的变化曲线整体呈“U”形,变化程度不断加快,θ为75°时为最低值;(2)方解石脉显著影响页岩的破坏模式,随着角度的提高,由劈裂破坏转变为劈裂型剪切破坏再到剪切滑移破坏,最终变为劈裂张拉破坏;(3)重构的三维模型和物理试验的表现较为一致,并且能够观察到页岩内部和表面裂纹扩展与贯通过程,声发射的空间分布反映了不同阶段下的压缩、张拉和剪切破坏的单元类型,从微观角度揭示了含方解石页岩的破裂机制;(4)页岩的宏观力学特征同时受方解石和基质的影响,体现了明显的各向异性特征,方解石角度越高,对滑移导向作用越强,试件的力学性能越弱。
关键词
页岩
方解石
各向异性
三维重构
黔北地区
Keywords
shale
calcite
anisotropy
three-dimensional reconstruction
northern Guizhou
分类号
P313.1 [天文地球—固体地球物理学]
P584 [天文地球—岩石学]
TE122.2 [石油与天然气工程—油气勘探]
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职称材料
题名
中国井下地震观测研究回顾与展望——从井下到东海深井垂直地震台阵
2
作者
徐纪人
李海兵
曾祥芝
许健生
赵志新
机构
江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站
自然资源部深部地球动力学重点实验室
中国地质科学院地质研究所
中国地震局
地球
物理研究所
出处
《地震学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期919-935,共17页
基金
江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站业务建设费(J2405)。
文摘
目前我国约有数百个井下地震观测台。井下观测可以避免地表噪声干扰和场地效应,填补在高噪声区域获取高精度地震资料的空白。增加井下观测台站可以弥补地表观测能力的不足,使观测台站的布局更加科学合理,从而也为地震学观测研究开辟新途径。井下台网观测波形有利于准确测定地震参数,建立高精度波速模型,探索地震成因,从而推动地震预报工作。唐山强震就发生在低速体与高速体之间,文安地震前波速出现了可信的地震前兆性降低异常。井下地震仪可观测到地表反射波,对研究地壳精细结构和资源评估均有重要意义。井下观测到的震级、矩震级以及拐角频率均小于地面台站观测结果。江苏东海大陆深井垂直地震台阵井下波形的平均信噪比为70 dB以上,在高噪声背景区可获得高保真度的地震波形,也为研究震源提供更直接的约束条件,有利于高可信度的震源理论研究,以及地震波传播的非线性效应和场地效应的研究,进而提高强地面运动预测的精确度。井下与地面观测的震级差异可能与上层介质的波形非线性增幅效应及波的频率有关,它们拐角频率差异可能与上层介质对不同频率波分量的影响有关。这些差异的成因也具有多重复杂性,有待于深入地科学研究和探索。我国近期将建设更多井下地震观测台站,井下观测网和垂直地震台阵观测研究是创新未来地球物理学发展的重要途径。
关键词
井下观测
井下垂直地震台阵
地震学
高精度观测研究
低噪声
震源
Keywords
underground observation
borehole vertical seismic array
seismology
high-precision observation research
low noise
seismic source
分类号
P315.61 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究
被引量：
1
3
作者
徐纪人
李海兵
曾祥芝
赵志新
机构
江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站
自然资源部深部地球动力学重点实验室
中国地质科学院地质研究所
出处
《地震学报》
CSCD
北大核心
2022年第6期1007-1018,共12页
基金
国家自然科学基金(41374052)
国家地质调查局科学基金(J1901)
区域地质调查项目(D1911)联合资助.
文摘
为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别M_(L)0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。
关键词
东海深井观测站
深井地震学
微小地震
波形保真度
波形信噪比
Keywords
Donghai borehole observation station
deep borehole seismology
microearthquake
waveform fidelity
waveform signal-to-noise ratio
分类号
P315.3 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于CT试验的黔北凤冈地区牛蹄塘组含方解石脉页岩的力学行为研究
邬忠虎
孟祥瑞
蓝宝锋
刘敬寿
巩磊
杨玉翰
《地学前缘》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
中国井下地震观测研究回顾与展望——从井下到东海深井垂直地震台阵
徐纪人
李海兵
曾祥芝
许健生
赵志新
《地震学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究
徐纪人
李海兵
曾祥芝
赵志新
《地震学报》
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
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