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盐岩地下储气库泥岩夹层分布与组构特性研究 总被引：3，自引：0，他引：3
以江苏金坛地下盐岩储气库为例,在区域地质与场地工程地质条件分析的基础上,通过盐岩及夹层分布与岩性分析、泥岩夹层全岩X光衍射试验、黏土矿物X光衍射试验及定量分析、泥岩夹层的粒度试验、崩解试验及水理试验研究表明,金坛地下储气库岩盐层夹层主要为层间夹层与层内夹层,盐岩层间夹层分布稳定,厚度较大,不溶物含量高;盐岩层内夹层层数多,厚度薄,分布不均,不溶物含量低。盐岩层间泥岩夹层的主要矿物为黏土矿物,黏土矿物的主要存在形式为伊利石/蒙脱石混成矿物;泥岩夹层主要为细粒颗粒;泥岩夹层沿层理面崩解,层状开裂软化,具有微膨胀性。对于储库水溶建腔速度、成腔形状与运营期的腔体蠕变具有重要影响。 相似文献
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利用RMT-150B岩石力学多功能系统,对不同形态的含表观裂纹盐岩的力学特性进行试验研究,分析了表观裂纹对盐岩的强度和变形性能影响以及盐岩表观裂纹扩展及其贯通模式。表观裂纹扩展演化主要分两类:一类是试件初始表观裂纹扩展形成主裂纹;二类是试件初始表观裂纹闭合,而重新萌生微裂纹,聚集、扩展形成主裂纹,同时,附近伴随生长次生裂纹。表观裂纹盐岩的贯通模式主要表现为拉贯通和拉剪贯通,未呈现明显的压贯通等其他贯通模式;受自身结构致密性影响,裂纹贯通路径呈现明显的曲折线。竖向贯通裂纹对盐岩变形模量影响较大,而倾斜裂纹对盐岩变形模量影响相对较小。 相似文献
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《岩土力学》2017,(11):3119-3126
为研究夹层特征变化对含夹层盐岩力学特性及破坏的影响,克服了现场取样的困难,利用自行压制的含夹层盐岩,在试验室进行了单轴和三轴压缩试验。试验结果表明:夹层和盐岩之间的变形差异对含夹层盐岩的强度、弹性模量等力学特性参数有重大影响。单轴压缩条件下,含夹层盐岩破坏均为由夹层扩展至盐岩的轴向劈裂;含夹层盐岩强度随夹层厚度的增加趋于降低;含双夹层盐岩强度低于含单夹层盐岩;夹层倾角的存在会对含夹层盐岩的强度、弹性模量有削弱作用,并且破坏形式属于滑移和劈裂的综合。三轴压缩条件下,含夹层盐岩的抗压强度、弹性模量、峰值载荷变形量均低于纯盐岩;纯盐岩为侧向膨胀破坏,没有明显的破裂面,而含夹层盐岩中的泥岩夹层部分表现为剪切破坏的特征,盐岩层部分为侧向膨胀。其研究结果为层状盐岩储库的建造和运营提供了有力的试验依据。 相似文献
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地下盐岩溶腔是CO2封存的有效地质体,CO2沿盐岩软弱夹层和盐层-夹层交界面泄漏是制约地下盐岩溶腔CO2安全封存的关键。以苏北盆地金坛地区CO2盐穴储气库为研究对象,建立了层状盐穴储气库CO2封存的流-固耦合数学模型,分析了盐岩及泥岩夹层中CO2运移泄漏规律及其对CO2安全封存的影响,并探讨了盐岩及泥岩夹层渗透率的动态响应特征。结果表明：渗透率是决定盐岩层中CO2运移速率和泄漏范围的关键,在其影响下,相同封存时间内泥岩夹层中CO2运移速率和影响范围远大于盐岩,但随封存时间延长,盐岩和泥岩夹层中CO2运移速率和压力增幅均呈降低趋势,并随着CO2压力传播至模拟边界而趋于稳定。渗透率动态变化是上覆地层压力负效应与盐岩层中CO2压力正效应共同作用的结果,并受盐岩和泥岩夹层力学性质的影响。CO2封存时间<3 ... 相似文献
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为了研究含倾斜非盐夹层盐岩体的变形与破损特性,开展了含倾斜夹层盐岩试样的单轴、三轴压缩试验,并结合复合岩体破坏的理论分析,探讨了界面黏结应力的变化规律及其影响因素,揭示了倾斜层状盐岩体变形与破坏特征及其机制。研究表明,倾斜夹层对盐岩体的变形与破损具有显著影响。夹层各部破损形式与其所处位置有关;裂纹在界面处最先萌生、进而扩展到夹层和盐岩层;试验观察到盐斑的穿晶断裂现象并揭示了其力学机制;夹层厚度影响着盐岩体整体性能和破损特性,相对于薄夹层、中厚夹层更容易形成宏观裂纹;围压作用减少了夹层不同部位的破裂形态差异及界面黏结应力差异。该结果为含地层倾角盐岩矿区储气库的造腔优化及其稳定性、密闭性分析提供了理论参考,建议造腔前应优选地质层段,以同时满足稳定性和密闭性要求。 相似文献
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国内层状盐岩具有夹层多、不溶物含量高等特点,现有造腔软件不能很好地模拟国内层状盐岩水溶造腔过程。基于流体力学和化学动力学等理论,建立能够描述盐岩造腔过程的数学模型,并提出了夹层垮塌判据。结合国内层状盐岩水溶造腔工艺特征,开发出能模拟含夹层盐岩水溶造腔的软件Salt Cavern Builder V1.0。该软件可模拟纯盐岩、多夹层盐岩的水溶造腔过程,能较好地反映出造腔方案在现场造腔过程中每个阶段的实施效果。通过大尺寸型盐造腔相似试验,模拟无夹层和含单一夹层的腔体形状扩展过程。基于相似理论基础,在现场造腔工艺条件下,造腔软件模拟出的结果与试验得到的结果接近,验证了该软件的实用性。 相似文献
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研究受采动影响含煤地层渗透特性的变化规律,结合电视钻孔成像技术综合分析覆岩破坏高度,对煤矿开采瓦斯抽放系统钻孔位置合理布置具有重要意义。根据测井资料（密度、伽马）,解析地层边界、泥质含量及纯岩段夹层、弱层的存在及其对含煤地层渗透特性的影响。理论分析与现场实测表明:原始地层伽马曲线和泥质含量可以解析泥岩、粘土层和夹层、弱层的位置;含煤地层渗透率受采动影响,渗透率增高区由采前泥岩、粘土与其他岩体层交界和原始裂隙区向采后纯岩夹层、弱层区演化;被研究含煤地层冒落带顶点深度433 m,裂隙带顶点深度382 m。 相似文献
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鄂尔多斯盆地东部奥陶系发育巨厚的蒸发岩地层,已有不少学者对其成因提出了不同的假设。本文通过对该区蒸发岩微相分布规律、剖面结构及地球化学等特征的分析,提出该区蒸发岩形成于成盐盆地与外海周期性隔绝的“干化蒸发”条件下的新认识。首次提出用“回灌重溶”机制来解释厚层石盐岩中的泥质薄夹层的成因、各种石盐岩颜色的成因及蒸发岩剖面中缺乏干化蒸发晚期阶段的钾镁盐层的原因,并由此提出 “溶积层”的概念。微相分析表明,在形成蒸发岩的盐坳盆地东部的水下古地形隆起上,发育有堤坝状的礁或生物丘等生物建隆,其在地形上的隆起构成了盐坳盆地与外海的障壁,在海平面下降期间可使盐坳与外海完全隔绝而进入干化蒸发阶段,从而形成了石盐沉积;由海平面上升所造成的突发性海水回灌事件又使先成的石盐层部分溶解（回灌重溶）,并由于不溶残余物的富集成层（溶积层）而阻止了下伏石盐层的进一步溶解。这是该区蒸发岩地层中缺少典型干化证据的主要原因。本区奥陶系马家沟组碳酸盐岩与蒸发岩间互分布的地层层序结构特征,主要受控于区域海平面变化旋回,碳酸盐岩主要形成于海侵期和高水位期,蒸发岩则主要形成于低水位期。 相似文献
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二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究 总被引：2，自引：0，他引：2
以西南灰岩山区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,开展了原生软岩、层间剪切带和滑带3个演化阶段的矿物组成成分、微结构和不同正应力水平的剪切蠕变力学特性分析。结果表明：软弱夹层在演化过程中,矿物组分发生改变,黏土矿物含量在原生软岩中小于5%,层间剪切带中在5%～10%之间,滑带中大于10%。微结构由致密变得疏松,颗粒间连接力减弱;软弱夹层的蠕变位移和蠕变速率随着剪应力增加而增大,呈非线性关系。在相同剪应力条件下,蠕变位移和蠕变速率的关系为：滑带>层间剪切带>原岩。长期剪切强度逐渐降低,黏聚力的降幅大于内摩擦角,对时间的敏感程度较高。为受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机制研究提供了重要借鉴意义。 相似文献
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三轴应力作用下岩盐溶蚀特性试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过大量的三轴应力作用下岩盐溶蚀特性试验,对岩盐溶蚀特性进行了研究,结果表明,对于岩盐溶解速率来说,三轴应力作用的影响不可忽略;采用宏观溶解速率（即溶蚀质量）与围压、塑性体应变和溶解时间之间的关系来定量描述三轴应力作用下岩盐溶解速率的变化,并在试验的基础上获得了宏观溶解速率与围压、塑性体应变和溶解时间之间的关系表达式;在相同的溶解时间、塑性体应变条件下,不同围压下岩盐试样溶蚀前后的形态差异较明显,应力影响质量变化较大,且随着围压的增加,试样溶蚀后形态的变化越小,应力影响质量越小;揭示了三轴应力作用下岩盐溶蚀特性变化机制,得出三轴应力作用下岩盐溶解速率变化与不同围压下表面裂纹的发育与扩展有着直接的联系。该研究成果为进一步研究岩盐应力-溶解耦合机制奠定了试验依据以及理论基础。 相似文献
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唯象学本构模型不能很好解决诸如夹杂含量、温度、应变速率等对盐岩力学性质的影响,更难以解释盐岩变形机制。盐岩为石岩晶体组成,其变形机制主要由多晶结构所控制,故基于固体位错理论研究方法建立的盐岩塑性本构模型更能反映盐岩的变形机制。研究表明,盐岩的塑性-蠕变交互作用机制是（亚）晶粒内部位错的滑移与（亚）晶界及其干涉面内位错的攀移运动之间的耦合。基于此,可确定亚晶（或晶粒）平均尺寸与流动应力之间的关系、（亚）晶内的位错平均密度;建立微观参量（位错、亚晶直径、亚晶界宽度等）演化模式;根据Orowan定律建立盐岩微观-宏观变形联系,从而导出盐岩塑性本构方程。导出的本构方程体现了盐岩塑性-蠕变变形的物理机制,相对于传统的塑性本构方程具有更好的物理意义。 相似文献
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Xianda Shen Jihui Ding Chlo Arson Judith S. Chester Frederick M. Chester 《国际地质力学数值与分析法杂志》2021,45(1):28-44
The dependence of rock behavior on the deformation rate is still not well understood. In salt rock, the fundamental mechanisms that drive the accumulation of irreversible deformation, the reduction of stiffness, and the development of hysteresis during cyclic loading are usually attributed to intracrystalline plasticity and diffusion. We hypothesize that at low pressure and low temperature, the rate‐dependent behavior of salt rock is governed by water‐assisted diffusion along grain boundaries. Accordingly, a chemo‐mechanical homogenization framework is proposed in which the representative elementary volume (REV) is viewed as a homogeneous polycrystalline matrix that contains sliding grain‐boundary cracks. The slip is related to the mass of salt ions that diffuse along the crack surface. The relationship between fluid inclusion‐scale and REV‐scale stresses and strains is established by using the Mori–Tanaka homogenization scheme. It is noted from the model that a lower strain rate and a larger number of sliding cracks enhance stiffness reduction and hysteresis. Thinner sliding cracks (i.e., thinner brine films) promote stiffness reduction and accelerate stress redistributions. The larger the volume fraction of the crack inclusions, the larger the REV deformation and the larger the hysteresis. Results presented in this study shed light on the mechanical behavior of salt rock that is pertinent to the design of geological storage facilities that undergo cyclic unloading, which could help optimize the energy production cycle with low carbon emissions. 相似文献
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当前盐岩的宏观力学模型通常是唯象模型,不能很好地解释盐岩受力变形破坏的真正物理基础。盐岩是由于化学沉积而形成的矿物集合体,是一种主要由NaCl和少量杂质组成的多晶体,其变形机制主要由晶粒与晶界的力学特性控制。通过扫描电镜（SEM）,获得盐岩晶粒的微细观结构特征,采用分子动力学方法和纳米压痕技术,确定盐岩晶粒和晶界的微细观力学参数;将盐岩晶粒作为块体,基于Voronoi多边形技术,建立盐岩的微细观数值模型;利用离散元方法,对盐岩试件在单轴压缩和直剪条件下的宏观力学行为进行了数值模拟。数值模拟结果与宏观力学试验结果吻合度高,表明基于盐岩微细观晶粒结构特征并结合离散元数值模拟的方法能够较好地研究盐岩的宏观力学性能及其材料物理基础。 相似文献
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CAO Yangtong LIU Chenglin XUAN Zhiqiang JIAO Pengcheng CHEN Yongzhi WANG Chunlian 《《地质学报》英文版》2011,85(6):1448-1465
A large-scale evaporate series is developed in Paleogene-Neogene strata in the Kuqa basin. The series is composed mainly of evaporate with thin beds of clastic rock (mainly mudstone and siltstone). In grayish white medium- and coarse-grained sandstone in Miocene strata, the formation of copper minerals is in close connection with brine. In joint planes, which are developed in vertical strata, are filled with gypsum. Gypsum and copper-mineralized sandstone contains enormous copper minerals, mainly atacamite. According to the SEM analysis for salt rock, gypsum rock, limestone, grayish green siltstone, grayish white medium-coarse-grained sandstone, some minerals are composed of metallic elements including Au, Ag, Cu, Zn, Pb, Co, Ni and U etc., in which Au occurs in a native form, Cu occurs in a native form or as atacamite in salt rock, gypsum rock and limestone, Ag occurs as silver sulfide in gypsum, and Zn, Pb, Co, Ni, U occur as compounds along with the above metallic ions in evaporate or clastic rock. From SEM images, we can see that metallic elements or their compounds (oxides or sulfides) “take root” as grains in salt or gypsum crystals, which belong to primary chemical sedimentation along with evaporate, while some grains “float” on surface of salt or gypsum. In the former case, mineral grains were formed together with salt (gypsum) crystals; while in the latter case, minerals were enriched from internal metallic ions (Paleogene evaporate samples) or external metallic ions (Neogene gypsum samples) in the late stage of evaporate formation. The metallic ions in Paleogene evaporate samples might originate from weathered or denudated materials in the south Tianshan Mountains. The metallic ions in the Neogene evaporate samples might be from metal-bearing brine, which migrated upward to surface along fractures and leached into evaporate (gypsum). Occurrence of metallic minerals and their compounds (elementary substance) in Paleogene evaporate proves that diversified metallic minerals exist in evaporate. The source of metallic ions in the Neogene evaporate series shows that evaporate could provide materials for late-stage metallic mineralization. 相似文献
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江西石城国家地质公园的龟裂地貌主要产于晚白垩世河口组红色砂岩中,造型奇特、多样,形成许多象形景观,如龟寿石、松果石、鳄鱼石、仙人犁田等,引人注目。但是,对这些龟裂地貌的微观研究不足,导致对其成因的解释比较模糊。本次在野外用罗盘测量裂隙走向,同时采集砂岩样品进行偏光显微镜和扫描电子显微镜实验观察,分析龟裂地貌形成的原因。野外观察发现,龟裂地貌主要发育在颗粒相对均匀的厚层细粒砂岩中,可产在砂岩层面或其它暴露面上,向下延伸一般不超过15 cm。在偏光显微镜下,砂岩样品的碎屑颗粒主要为次棱角状-次圆状,分选性较好,填隙物中含有方解石胶结物。在扫描电镜下,颗粒胶结疏松,颗粒表面的溶蚀小孔和裂隙比较常见。结合国内外类似研究,本文认为岩性是龟裂地貌发育的基本要素,裂隙走向的玫瑰花图显示,断裂构造控制了一部分龟裂的形成,但并不是唯一的原因。在风化作用过程中,由于硅、铁、锰氧化物沉淀而在砂岩表层形成薄层结壳,后由于应力拉张使结壳破裂,形成细小的裂隙,流水沿着裂隙侵蚀使其扩大,最终形成龟裂地貌。最后,提出龟裂地貌的四个阶段演化模式。 相似文献
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Microstructural study revealed that the ductile flow of intensely folded fine-grained salt exposed in an underground mine (Zechstein-Werra salt sequence, Neuhof mine, Germany) was accommodated by coupled activity of solution-precipitation (SP) creep and microcracking of the halite grains. The grain cores of the halite aggregates contain remnants of sedimentary microstructures with straight and chevron shaped fluid inclusion trails (FITs) and are surrounded by two concentric mantles reflecting different events of salt precipitation. Numerous intra-granular or transgranular microcracks originate at the tips of FITs and propagate preferentially along the interface between sedimentary cores and the surrounding mantle of reprecipitated halite. These microcracks are interpreted as tensional Griffith cracks. Microcracks starting at grain boundary triple junctions or grain boundary ledges form due to stress concentrations generated by grain boundary sliding (GBS). Solid or fluid inclusions frequently alter the course of the propagating microcracks or the cracks terminate at these inclusions. Because the inner mantle containing the microcracks is corroded and is surrounded by microcrack-free outer mantle, microcracking is interpreted to reflect transient failure of the aggregate. Microcracking is argued to play a fundamental role in the continuation and enhancement of the SP–GBS creep during halokinesis of the Werra salt, because the transgranular cracks (1) provide the ingress of additional fluid in the grain boundary network when cross-cutting the FITs and (2) decrease grain size by splitting the grains. More over, the ingress of additional fluids into grain boundaries is also provided by non-conservative grain boundary migration that advanced into FITs bearing cores of grains. Described readjustments of the microstructure and mechanical and chemical feedbacks for the grain boundary diffusion flow in halite-brine system are proposed to be comparable to other rock-fluid or rock-melt aggregates deforming by the grain boundary sliding (GBS) coupled deformation mechanisms. 相似文献
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为研究盐岩在循环荷载作用下的疲劳特性和微观结构变化,对盐岩试件展开了不同上限应力下的单轴疲劳试验;同时,利用SEM和NMR设备观测了盐岩试验前后的微观结构。结果表明：循环荷载作用下,盐岩内部裂纹发育以晶间裂纹的生成为主,且裂纹数量随上限应力比（上限应力与单轴抗压强度的比值）增大而增加。循环荷载作用后（12 000次循环）,盐岩内部大孔隙和总孔隙数量增加,小孔隙数量减少,且大孔隙和总孔隙增加的数量及小孔隙减少的数量均随上限应力比增大而增加。上限应力比为0.40且荷载循环次数N≤2 000次时,盐岩内部小孔隙、大孔隙和总孔隙数量均随荷载循环次数增加而增加;但小孔隙数量的增长速率大于大孔隙,此时盐岩孔隙结构变化以小孔隙萌生为主。上限应力比为0.40且荷载循环次数N >2 000次时,盐岩内部大孔隙和总孔隙数量仍随荷载循环次数增加而增加,而小孔隙数量不断减少,此时盐岩孔隙结构变化以大孔隙生成为主。通过求解S形函数反函数的方法,建立了一个形式简单、参数少,且能够描述盐岩累计不可逆变形发展全过程的经验疲劳模型,并利用盐岩疲劳试验结果验证了模型的合理性。 相似文献