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随着二氧化碳地质封存、深部地热开采、地下储气库建设、页岩气开发、二次驱油/驱气等工业应用的快速发展,与地下流体注入有关的诱发地震活动呈现一定的增加趋势.利用声发射实验观测油气田典型岩石在三轴压缩条件下变形破坏过程与声发射活动特征,对研究注水诱发地震过程有着重要意义.本文利用四川盆地现场采集的震旦系白云岩及页岩,采用实验室声发射技术观测研究岩石三轴压缩变形破坏过程中地震波速度等物性参数及声发射事件时空分布特征.实验结果表明:震旦系白云岩及页岩在变形破坏过程中均有一定的声发射活动.根据声发射定位结果,声发射主要集中在破坏前后的较短时间内,页岩的层理面为结构弱面,控制最终破坏面的形态及声发射特征.根据应力-应变结果,白云岩在压缩的后期阶段有一定的扩容现象,但页岩在整个压缩阶段均没有明显扩容现象.研究结果表明四川盆地较古老的白云岩及页岩具有脆性破坏特征,地下流体注入容易诱发微震活动,形成裂缝,有利于页岩气压裂开采.微震活动有利于监测裂缝的发生发展,但同时在页岩气开发及二氧化碳地质封存时应采取相应的预防控制措施进行安全合理的储盖层管理,避免灾害性诱发地震的发生. 相似文献
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唐山大地震孕育过程的数值模拟研究 总被引：4，自引：0，他引：4
根据1976年唐山7.8级地震的前兆资料，结合岩石破裂物理、震源物理、构造物理、地震前兆、地震力源、地壳结构等方面的研究结果，采用含有菱形硬包体的饱和水孔隙介质模型，数值模拟了唐山大地震的孕育过程．首先导出了考虑岩石非弹性体积膨胀和应变软化、孔隙水渗透的固-液两相介质的孕震动力学方程组，提出了用增量形式求解该方程组的有限差分法，然后计算模拟了硬包体内含有断层软弱带时的唐山大震的孕育过程，及其时空变化特征．数值模拟结果表明，唐山大地震的孕育主要经历了弹性积累、早期非弹性体积膨胀、断层第1次加速软化(加速破坏和蠕滑)、天津-宁河一带第2次非弹性膨胀、断层第2次加速软化(临震加速破坏和蠕滑)和发震等过程．这里，与断层的加速破坏相对应，孕震介质的某些部分出现了非弹性膨胀的弹性恢复和二次非弹性膨胀．与前兆观测资料比较分析可以发现，上述模拟结果可以比较好地解释实际观测资料的变化特征．同时，数值模拟还进一步揭示了唐山地震孕育场的时空变化规律和复杂图象，为地震前兆场变化的物理机制的研究奠定了基础． 相似文献
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滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏应变场变化特征的研究 总被引：4，自引：0，他引：4
通过对滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏岩石破裂实验的应变场时空分布特征的分析,探讨了岩石破坏过程和破坏方式。并且通过对平行断层和障碍体破坏所产生的相互作用和影响的分析,进一步研究了这种滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏的增、减震机制,结果表明是一种互为增震机制。最后通过数值模拟技术对实验的破坏过程进行了模拟,证明了实验结果与数值模拟结果一致,说明实验结果具有可靠性。 相似文献
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岩石介质中多裂纹扩展相互作用及其贯通机制的数值模拟 总被引：14，自引：0，他引：14
运用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统，通过对岩石试样中预置的一组右行右阶雁列式裂纹扩展过程的数值模拟，研究了非均匀岩石介中多裂纹扩展的相互作用模式及其贯通机制。数植模拟再现的受压混合型裂纹扩展过程中逐步演变的全场变形过程，以及与细观非均匀性有关的声发射和断续扩展模式的“岩桥”现象，清晰地揭示出多裂纹扩展的相互作用及其贯通机制。模拟结果说明，对于岩石这种地质介质而言，忽略其非均匀性影响，可能会掩盖岩石变形与破裂过程中的许多与非均匀性有关的特殊现象，包括声发射或微震模式、岩桥或雁行断裂等。 相似文献
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震源孕育模式的数值模拟研究 总被引：14，自引：2，他引：14
在充分考虑地质体材料力学性质非均匀性特点的基础上，运用岩石破裂失稳过程有限元分析新方法(RFPA)，以不存在明显孕震构造特征的包体模式为例，模拟研究了挤压边界条件下的震源孕育模式，包括断层的形成过程和地震活动特征，演示出孕震体由变形、破裂到宏观贯通的地震全过程以及它们的时空强基本规律．计算所得到的应力、变形和微震空间分布，形象地给出了变形局部化、震源迁移、膨胀或隆起，弹性回跳和X型共轭变形带等直观图象． 相似文献
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用采自现场的500 mm500 mm1 000 mm的天然灰岩,在注水条件下模拟扩容-扩散(D-D)孕震模式,并以多种监测手段追踪受载岩石样品从变形、微裂到大破裂全过程有关的物理场的时空演化特征．分析视电阻率结果表明:① 受载岩石从微裂到大破裂全过程与电阻率前兆的时空演化进程基本吻合;② 电阻率前兆的时间进程具有阶段性,空间分布具有差异性;③ 岩石大破裂前观测到明显的趋势异常和短期前兆,并发现部分似可被确认为临震异常的电阻率前兆．电阻率的变化和分布特征似乎显示了与岩石样品受载过程的膨胀现象有某种内在联系．但未找到岩石膨胀的直接证据．最后,从理论上探讨了受载岩石样品电阻率变化的机理． 相似文献
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受载条件下大型灰岩样品的电阻率前兆特征 总被引：5，自引：0，他引：5
用实验方法研究了500mm×500mm×1000mm的大型天然灰岩样品从微裂到大破裂的电阻率前兆特征,对资料的初步分析表明:(1)电阻率异常的时空演化进程与岩石从受力、变形到破坏的整个过程密切相关;(2)电阻率异常的空间分布具有差异性,时间演化具有阶段性;(3)在整个加载过程中电阻率变化有明显的“趋势”异常,岩石大破裂前观测到了“短期”前兆和“临震”突变。这些实验结果为大地震前野外地电阻率法观测资料的物理解释提供了实验依据。最后,利用所观测到的电阻率前兆特征对受载条件下灰岩样品的变形破坏过程进行了初步讨论。 相似文献
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运用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统．研究了岩石介质宏观非均匀性（含裂纹）对宏观力学行为和微震序列类型的影响。通过对5种不同岩石介质结构的宏观非均匀性样本进行破裂过程的数值模拟,发现非均匀程度不同会产生不同地震序列类型,主要有：前震-主震-余震型、主震型和震群型。此外,对5种不同均质度系数的岩石样本破裂过程的模拟。结果表明,岩石介质结构的宏观非均匀性不仅对岩样宏观强度和宏观变形非线性行为有显著的影响,而且也显著地影响试样破裂模式。随着非均匀程度的降低,主破裂呈现脆断模式,而随着非均匀程度的增加而呈现韧性破坏特征。 相似文献
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Introduction Finite element method has a wide application in analyzing the crust tectonic stress field and tectonic deformation field. WANG, et al (1980), for example, reversed the crust stress field and forecast future seismic risky area using finite element way. WANG and CHEN (1980) made the numerical simulation on modern tectonic stress field for China and its adjacent area using finite element and obtained the whole picture of tectonic stress filed in China. Except analyzing the tect… 相似文献
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Considering the heterogeneity of geomechanical materials, seismicity during brittle rock failure under compressive loading
on the sample with an original weak zone is simulated by using rock failure process analysis code (RFPA2d
). The run-through process of weak zone, the forming of new fault and associated micro-seismicities are studied. The modeling
demonstrates the total process of source development of earthquake from deformation, micro-failure to collapse and the behavior
of temporal-spatial distribution of micro-seismicities. The stress, strain and the temporal-spatial distribution of micro-seismicities
life-likely portrayed the phenomena of localization and temporal-spatial transitions, which is similar to those observed in
our real crust. Also, the results obtained in simulations are in agreement with or similar to the reported experimental observations.
Foundation item: The Development Program on National Key Basic Researches under the Project "Mechanism and Prediction of Continental Strong
Earthquakes" (G19980407) and State Natural Science Foundation (49974009). 相似文献
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运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统，研究了岩石介质细观非均匀性对宏观力学行为的影响和微震序列特征. 通过对不同均质度系数m=1.1，1.5，2，3，5的5个样本进行破裂过程的模拟，发现均质度不同会产生不同地震序列类型，主要有：前震-主震-余震型、主震型和震群型. 此外，对5种不同均质度系数的岩石样本破裂过程的模拟表明，岩石介质的非均匀性不仅对岩样宏观强度和宏观变形非线性行为有显著的影响，而且也显著地影响试样破裂模式. 随着均质度系数的提高，主破裂呈现脆断模式. 同时介质的细观结构随机性，也对试样宏观破裂模式产生重要影响. 相似文献
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最近完成的岩石力学三轴实验表明,岩石的破坏既能由最大主应力的增加引起,又能由中等主应力的变化(增加或减小)或最小主应力的减小引起,因此联系到地震的发生也是如此。地震前必须有一个应力和能量的增加过程,但地震不一定发生在应力和能量的增加过程中,地震也可以发生在应力和能量的减小过程中。文章还讨论了能够引起地壳中应力减小的作用,並从地震活动性方面探索应力减小引起地震的可能性。 相似文献
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含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏特性 总被引：1，自引：0，他引：1
以某隧道为背景,通过地质条件分析并结合FLAC3D数值模拟手段,采用对比含有厚层软弱夹层和不含软弱夹层的2个不同模型的方法,从地应力变化、塑性区开展、变形、下覆岩体受压和位移等角度分析了含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏特性。发现对于含厚层软弱夹层和不含软弱夹层的这2个不同模型,地应力的差别较小,但都为不含节理的岩体的0.5倍或更小,因此认为节理是影响含厚层软弱夹层硬质围岩变性破坏的因素之一;而2个模型在塑性区开展、变形量、下覆岩体受压和位移等方面差别较大,因此认为厚层软弱夹层对硬质围岩的变形破坏起着显著作用。同时通过创建三维模型采用分步开挖的方法,模拟了含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏过程,分析认为其具有隐蔽性和发生时间不确定性的特点。研究结果可为类似地质情况的隧道建设提供参考。 相似文献
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通过对岩石样品进行变形及破坏试验，研究断裂形成过程中的声发射记录（ＡＥ），以找到能解释地震前兆现象的方法．另外，对试验过程中获得的大量数据及资料进行了数理统计处理． 相似文献
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A simple cyclic process is proposed to explain why major strike-slip fault zones, including the San Andreas, are weak. Field and laboratory studies suggest that the fluid within fault zones is often mostly sealed from that in the surrounding country rock. Ductile creep driven by the difference between fluid pressure and lithostatic pressure within a fault zone leads to compaction that increases fluid pressure. The increased fluid pressure allows frictional failure in earthquakes at shear tractions far below those required when fluid pressure is hydrostatic. The frictional slip associated with earthquakes creates porosity in the fault zone. The cycle adjusts so that no net porosity is created (if the fault zone remains constant width). The fluid pressure within the fault zone reaches long-term dynamic equilibrium with the (hydrostatic) pressure in the country rock. One-dimensional models of this process lead to repeatable and predictable earthquake cycles. However, even modest complexity, such as two parallel fault splays with different pressure histories, will lead to complicated earthquake cycles. Two-dimensional calculations allowed computation of stress and fluid pressure as a function of depth but had complicated behavior with the unacceptable feature that numerical nodes failed one at a time rather than in large earthquakes. A possible way to remove this unphysical feature from the models would be to include a failure law in which the coefficient of friction increases at first with frictional slip, stabilizing the fault, and then decreases with further slip, destabilizing it. 相似文献
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This paper focuses on the propagation and dynamic effects of blast waves in faulted rock masses. A coupled method combining UDEC and LS-DYNA is presented whereby the explosion process is simulated by LS-DYNA while the wave propagation and its dynamic effects in rock masses with faults are modeled by UDEC. The blast-induced crack evolution and failure zone distribution in faulted rock masses are explored using the proposed coupled method. The relationship between rock failure and fault parameters such as dip, stiffness and friction are also investigated. The results indicate that the coupled method is feasible and effective for evaluating explosion in discontinuous rock system and the existence of faults exerts significant influence on the pattern of rock masses failure. 相似文献