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赫兹破裂在工程和材料领域一直备受关注,但其在地质学领域的应用还很少,远未像里德尔破裂那样熟知。从微观尺度到露头尺度,从板块尺度到行星尺度,赫兹破裂在自然界都广泛存在。赫兹破裂作为一种点接触破裂区别于常见的里德尔剪切破裂。它们均是自然界中特殊而又普遍发育的破裂形式,代表了不同的边界和应力条件。典型的赫兹破裂属于弹性变形范畴,由于点接触而在三维空间中形成特征的锥形破裂,在平面上则表现为放射状及环状破裂。在剖面上锥形破裂一般会出现一定角度的拐折,下段破裂与接触面的角度变大,是锥形破裂的典型特征之一。在地质学领域,赫兹破裂有着重要的指示意义,可以表征物质的韧性（toughness）、解释环状和放射状构造、解释锥状以及弧形破裂成因与样式、判断冰川以及断层的运动学特征、区分不同破裂机制形成的新月形构造等,也可以应用于恢复沉积环境以及判断成岩过程中或者构造变形过程中的古应力及其方向。板块碰撞过程中,在特定环境下也可形成赫兹破裂,因此该类型破裂将会有助于我们理解一些断层的成因、发展以及大陆的变形,同时为类地行星（卫星）表层的构造提供解释方案。 相似文献
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岩石破裂中的“里德尔切变”(Riedel Shear),是地质构造研究中常见的违反岩石破裂准则理论的逆反现象。文中侧重从应力应变理论的角度讨论了这一构造模式形成的机理,并结合典型构造实例对其进行了系统分析。 相似文献
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布尔台矿井构造特征与形成机制 总被引：1，自引：0，他引：1
针对布尔台矿井发育的中小型构造严重制约煤矿综采问题,通过详细的井下地质观测和地表地质调查,从构造几何学和构造成因研究入手,讨论了矿井构造成因类型、古构造应力场以及构造形成机制。研究表明:布尔台矿井次级褶皱是延安组在晚侏罗世受NNE-SSW向挤压应力作用,浅部构造层次发生纵弯褶皱变形的产物,且变形强度弱-中等。破裂型层滑断层、揉皱型层滑断层、复合型层滑断层、高角度正断层及其伴生的牵引褶皱,是延安组在早白垩世晚期NE-SW向近水平拉伸应力作用下发生大规模的伸展滑脱运动形成的。两期构造叠加形成了现今的构造格架。 相似文献
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脆－韧性变形时空转换区段的岩石构造破裂、流体流动和矿质聚集机制综述 总被引：3，自引：0，他引：3
在概述脆－韧性变形时空转换的过程、成生机制、影响因素和时空结构基础上，着重论述了变形转换过程中岩石构造破裂的形成机理、水动力学条件，以及构造破裂与流体流动、矿质聚集间关系，总结了与变形转换有关的两类成因不同的剪切带型金矿床的产出特征和形成条件。 相似文献
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青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂构造 总被引：1，自引：1，他引：0
分析了青海玉树Ms7.1级地震中形成的同震地表破裂分布与构造特征。本次地震造成的地表破裂长达46km,地震造成240cm的最大相对水平走滑错动量,最大垂直错动量60cm。地表破裂所经之处可看到原有断层新近活动的明显迹线。依次分析了按空间尺度划分的4个层次破裂的走向变化、同级破裂排列、破裂末端变化等构造特征。Ⅰ级破裂作为本次地震产生的整个破裂带,总体走向119°,由3段自然分开、左阶斜列的Ⅱ级破裂组成。3段Ⅱ级破裂自NW向SE依次为隆宝镇段、结古镇段和禅古寺段,破裂性质总体以左旋走滑为主,各段略有不同。各Ⅱ级破裂带内部,分别由若干Ⅲ级破裂段落组成,总体呈现右阶斜列排列模式。Ⅲ级破裂本身由一系列简单的Ⅳ级破裂雁列或羽列右阶斜列构成。不同层次的地表破裂具有简单剪切构造带的变形特征,共识别出R、R’、Y、T和P五组基本破裂面。其初始破裂面展布特征可以用库伦破裂准则来解释,其中岩土体材料的内摩擦角大致为26~44°。各级破裂端部出现分叉、转向及逐渐消失等变形特征。 相似文献
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脆—韧性变形时空转换区段的岩石构造破裂流体流动和矿质聚集机制综述 总被引：1，自引：0，他引：1
在概述脆－韧性变形时空转换的过程，成生机制，影响因素和时空结构的基础上，着重论述了变形转换过程中岩石破裂的形成机理，水动力学条件，以及构造破裂与流体流动，矿质聚集间关系，总结了与变形转换有关的两类成因不同的剪切带型金矿床的产出特征和形成条件。 相似文献
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本文通过对黔东北地区红石、塘头、黄连坝及湄潭等走滑断层走滑构造形态、构造岩变形以及走滑带形成的运动学、动力源分析，认为黔东北走滑断层的形成可能和中新生代以来欧亚板块的相对运动在东亚产生的全球性平移带有关，是古老破裂面通过构造变形运动方式的转化而逐渐发育成型的，具发辫状破裂特征，并具有时间演化上的不可逆性与空间演化的构造迁移特点。 相似文献
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薄皮构造是前陆盆地向前陆冲断带转化过程中常出现的一种构造样式,不仅是造山带研究的重要内容,对于前陆盆地、破裂前陆盆地以及前陆冲断带油气的富集也有着重要的影响。巴基斯坦盐岭位于印度板块北缘,是由沉积盖层沿前寒武系盐岭组盐岩层发生韧性滑脱、向南逆冲而形成的,属于典型的薄皮构造。盐岭及周邻的这一变形过程发生在第四纪,较好地保留了内部的次级构造变形。为了厘清薄皮构造内部的次级构造特征及变形过程,在盐岭东部以高精度SPOT遥感影像为指导,结合野外工作,对各级断层进行了细致调查,详细描述记录了其特征。经综合对比分析认为,盐岭东部断层(组合)类型主要包括背斜顶部局部正断层组、高角度逆断层及大型走滑断层,走滑断层周边偶见小型低角度逆冲推覆构造。这些断层的演化过程大致为:第四纪以来,在印度-欧亚板块强烈碰撞背景下,印度板块北部南北向挤压应力场导致了薄皮构造的形成;其后,南北向挤压使得薄皮构造整体发生波浪式连续褶皱,宽缓褶皱顶部形成了局部拉张应力,导致倾向相反的局部正断层组的形成,随着挤压的持续,部分正断层被迫发生反转,形成高角度逆断层,随着挤压进一步加剧,形成了北西向、北东向走滑断层,切割了南北向构造线,形成盐岭东部现今典型的"倒三角形"地貌。 相似文献
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古构造应力场是构造动力学研究中的一个重要内容,且断层滑动数据古应力反演已经成为古构造应力场恢复研究中比较常用的重要方法之一。近年来,断层滑动数据古应力反演方法研究和应用取得了一系列重要进展,但有关反演结果的解释仍存歧义,反演结果的影响因素及其误差范围等并未得到深入研究与定量分析。本文总结指出,影响断层滑动数据古应力反演结果的主要因素包括变形体制、剪切破裂面类型、断层面的形态以及地质体内薄弱面的存在等。在此基础上,分别对新生断层和先存薄弱面滑动数据的古应力反演综合误差进行了定量分析。研究指出,在可以大致厘定变形体制或误差在允许范围内的前提下,将断层滑动数据反演结果解释为应力状态是合理可行的。各种因素导致的反演误差定量分析表明,同一期构造应力场形成的破裂面滑动数据的古应力方位反演误差最大不超过35°。换言之,在没有证据表明存在不同期次的应力作用情况下,主应力方位变化小于35° 的应力状态,可以划归同一期应力场。 相似文献
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川东台附状逆断层与韧—脆性变形的显微构造特征 总被引：1，自引：0，他引：1
川东盆地发育的台附状逆断层，其伴生构造有断层转折褶皱，拖曳褶被、背形堆垛的双重逆冲构造和后陆倾向中的双重逆冲构造，断层岩中方解石的变形，在光学显微镜下表现有波状消光、机械双晶、显微破裂和碎裂等特征，反映了岩石的变形以脆性变形为主，韧性变形为韧－脆性过渡型变形，在变形过程中，断层活动的差异应力值，根据方解石双晶发育程度推导，得出在500巴以上。台阶状逆断层的形成与低角度 断层之间有着密切的关系，其形成机制主要有：（1）形成断坡的滑动和破裂过程，其应变速率大于10^-10/s；（2）位错活动过程，产生阶状断层以及相伴生的褶皱构造，其应变速率在10^-10/s－10^-12/s范围之内。 相似文献
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脆性岩石材料在压应力作用下常出现两类裂纹：翼型张拉裂纹和次生剪切裂纹。近场动力学是一种新型的无网格数值计算方法。在近场动力学理论中,采用积分形式的控制方程代替微分形式的控制方程使得该数值算法在断裂问题上具有独特的优势。将Mohr-Coulomb准则和最大主应力准则引入非普通“态”基近场动力学理论中,分别用于模拟材料常见的压剪和张拉破坏。这种扩展的非普通“态”基近场动力学可以有效地模拟脆性岩石材料在多种受力状态下的裂纹起裂、扩展和连接问题。通过5个不同的数值算例说明该数值算法在处理脆性岩石材料断裂问题的有效性和准确性。首先,通过模拟含圆孔的弹性板拉伸数值试验说明该数值算法的有效性和准确性。其次,数值模拟了简单三点弯曲试验以及不使用其他外部准则条件下动荷载作用下裂纹的分叉试验,所得结果与其他试验结果或数值结果相吻合,从而验证了该理论的有效性。然后,模拟了包含斜裂纹的巴西圆盘试验,裂纹扩展路径和计算所得的断裂韧度同样吻合于试验结果。最后,模拟了单轴压缩状态下,预制裂纹试样的裂纹扩展和连接问题。将该数值算法与试验结果对比表明,所提出的数值方法可以模拟和预测岩石类材料的张拉和压剪裂纹的起裂、扩展和连接行为。 相似文献
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Crack evolution is initiated by the occurrence of tensile wing cracks and is then further promoted due to the crack coalescence caused by the extension of a central tensile crack segment between two relatively adjacent flaws. To understand such progressive failures in rock, a parallelized peridynamics coupled with a finite element method is utilized. Through this method, the initiation position of tensile wing cracks is observed with respect to varying inclination angles of a flaw, and then its corresponding shifting mechanism is investigated. In addition, the phenomenon of the position shifting being sensitive to various flaw shapes is discussed. Moreover, it is observed that the inclination angle of a central flaw affects the initiation position of other flaws; therefore, the initiation positions of tensile wing crack emanating from other neighboring flaws are analyzed with their angles. Following tensile wing cracks, a central tensile crack segment occurs in the bridging region between a central flaw and other neighboring flaws; the developmental patterns caused by the crack segment are discussed as well. Finally, the role a central tensile crack segment plays in the formation of crack coalescence and specimen failure is investigated in detail. The numerical results in this paper demonstrate good fidelity with established physical test results and complement them, thereby expanding the understanding of fracturing morphology in rock specimens with various flaws. 相似文献
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This paper describes the application of symmetric Galerkin boundary element methods (SGBEM) for the analysis of a 2D crack propagation problem. The sub-domain SGBEM for crack problem is derived. The coefficient matrix is completely symmetric. Cohesive crack model is used to simulate crack propagation. The increment control method for crack propagation and the method for unknown crack propagation path have been derived for high-order element. Two-stage interpolation method called the ‘quasi-higher order element method’ (QHOEM) is then proposed to solve the double integrals. In the initial stage, it uses higher order elements to interpolate the field variables, and for the numerical integration involved, it further uses interpolation functions to decompose the higher order elements into lower order elements so that the existing analytical integration can be applied. A finite rectangular plate containing a centre crack growth and four-points bending beam problem have been analysed to check the accuracy of the proposed method. For actual application, a dam buttress with an edge crack has been analysed and the results are found to be in agreement with the other numerical and experimental results. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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单轴压缩下含倾斜单裂纹砂岩试件裂纹扩展量测研究 总被引：3，自引：0，他引：3
选用砂岩作为试验材料,进行不同倾斜角度单预制裂纹的单轴压缩试验研究,透过裂纹扩展量测技术以及配合相关断裂准则,得到：(1) 理论与实验的裂纹起裂角随裂纹倾斜角增加而增大;(2) 透过相关断裂准则,砂岩试件在裂纹尖端产生反翼裂纹是因为剪力破坏;(3) 在单轴压缩作用下砂岩试件裂纹扩展受单裂纹的倾斜角影响,当裂纹倾斜角较小时,裂纹不易起裂;当裂纹倾斜角较大时,裂纹起裂比较容易;(4) 在单轴压缩作用下砂岩试件则受单预制裂纹的倾斜角影响,当裂纹倾斜角较小时,裂纹扩展属于非稳定扩展;当裂纹倾斜角较大时,裂纹扩展属于稳定扩展;(5) 在单轴压缩作用下砂岩试件裂纹尖端A侧与裂纹尖端 B侧的裂纹扩展平均速度随裂纹倾斜角增加而降低。 相似文献
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鄂尔多斯盆地姬塬油田上三叠统延长组超低渗透砂岩储层微裂缝研究 总被引：12，自引：0，他引：12
通过对鄂尔多斯盆地姬塬油田上三叠统延长组长4+5油藏的精细描述,指出微裂缝对提高储层渗流能力、提高超低渗透油藏开发效果具有十分重要的意义。研究表明,鄂尔多斯盆地姬塬油田上三叠统延长组长4+5油藏微裂缝线密度为7.86条/cm,微裂缝开度为3.70μm,微裂缝间距为1.2723mm,微裂缝孔隙度为0.29%,微裂缝渗透率为332×10-3μm2。微裂缝孔隙度是基质孔隙度的2.74%,微裂缝渗透率是基质渗透率的12.15倍。微裂缝分布的差异性和不均一性是造成研究区超低渗透致密储层中有相对高渗透层的主要原因。微裂缝发育及展布状况是沉积微相带及基底断裂基础上成岩过程中多期古构造应力场与现今构造应力场共同作用的结果。在油气勘探中以寻找有利的沉积相—成岩相—微裂缝带为勘探目标,会加大勘探成功率。 相似文献
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Modeling the connectivity and intersection of hydraulically loaded cracks with in situ fractures in rock 
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下载免费PDF全文 The interaction of an advancing hydraulically loaded crack and in situ fracture network can yield highly complex patterns. We model the connectivity of cells in a finite element domain and in a fracture network by a simplicial complex data structure. The complete adjacency information between cells is determined by one level down facet and one level up cofacet neighborhood information. Combined with a disjoint set data structure, explicit algorithms are derived to efficiently track network connectivity and load transfer between independent fracture sets. We also propose an approach to regularize the application of hydraulic load to newly intersected in situ cracks to smoothen the transition of pressure on intersected cracks from ambient to hydraulic pressure and to avoid the sudden loading of the entire length of these cracks. Numerical results demonstrate the performance of crack connectivity and load transfer models and the effect of regularization model. The results show that as the angle between an incoming hydraulically loaded crack and an in situ crack increases, the effect of in situ crack shifts from slight realignment to diversion/offsetting of the loaded crack. As the angle difference approaches the normal angle, the loaded crack tends to penetrate through the in situ crack. The proposed schemes are also used for transient simulation of 2D reservoirs with multiple perforations surrounded by in situ cracks with and without a bias in the distribution of their orientation. It was shown that from 2 perforations with angles closer to in situ cracks at low loading rates to all perforations at higher loading rates can result in active hydraulic crack propagation. The h‐adaptive method of asynchronous space‐time discontinuous Galerkin method is used to exactly track complex fracture patterns in these dynamic fracture simulations. 相似文献
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In this paper, a numerical model is presented to represent the fracture process in hard rocks based on a pseudo-discontinuum method called the Continuum Voronoi Block Model (CVBM). To validate this tool, numerical models for one Brazilian test, one unconfined compression test, and multiple triaxial compression tests with different confining stress were calibrated to match laboratory test results for Creighton granite. The model proved robust and matched the following macro-properties: crack initiation (CI) stress, (CD) stress, peak strength, tensile strength, Young's Modulus, and Poisson's ratio. The calibrated model served as a basis for a sensitivity study to analyze how micro-properties influence the rock's macroscopic responses. From the sensitivity study, a calibration methodology was proposed, which shall facilitate the use of the CVBM in future works. 相似文献
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模拟岩石压剪状态下主次裂纹萌生开裂的扩展有限元法 总被引：1，自引：0，他引：1
压剪应力状态下,岩石类材料中常见两类裂纹：翼型张拉裂纹和次生压剪裂纹。基于扩展有限元方法（XFEM）,提出了模拟压剪裂纹面作用机制的扩展有限元位移增强方案,并给出了扩展有限元法分叉裂纹处理方法,分别用最大周向拉应力准则和Mohr-Coulomb准则判断张拉裂纹和压剪裂纹的萌生和扩展。基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem 2D,通过两个算例对所提方案进行了验证,所得结果与有限元法（FEM）计算结果吻合很好。模拟了单轴压缩载荷下含预制闭合裂纹试件的裂纹分叉、扩展过程,与试验结果的对比表明,所提方案可以模拟和预测岩石类材料张拉、压剪交互分叉裂纹的萌生和扩展行为。 相似文献