宏观各向异性多孔介质中流体变形及溶质运移          下载免费PDF全文

叶逾  张宇  蔡芳敏  谢一凡  鲁春辉 《水科学进展》2021,32(6):903-910

为深入探究含水层中多孔介质的不规则形态和分布对于地下水流场及溶质运移的作用,根据沉积环境中已被发现的倾斜交叉分层地质单元结构,人为构造多孔介质双层交叉鱼骨结构,使其形成宏观各向异性水力传导特征,通过数值模拟研究该结构及其空间位置对于流场和溶质运移的影响。研究发现:宏观各向异性多孔介质引发了螺旋状流动,导致流线的拉伸和折叠,使得溶质羽发生不规则变形,显著提升了非反应性溶质的稀释程度;宏观各向异性结构和溶质羽在三维空间中的垂向相对位置对于溶质运移具有显著影响。  相似文献   

藏南拉康温泉地质特征及雄曲河谷两岸地热分布不均成因分析     

石圣  赵德军  蒋祥  翁新海  陈伟 《矿物岩石》2021,41(1):106-115

西藏山南地区洛扎县雄曲河拉康段在600 m距离内出露温泉4处,仅1处位于河谷右岸;平硐勘查显示两岸岩性、产状、构造一致,地热异常却仅在左岸平硐内部显著,右岸平硐地热异常不明显。本次研究以此异常为出发点,通过片麻状花岗岩不同切面导热实验、片麻状花岗岩与板岩相同切面导热实验,温泉水δ~2H,δ~(18)O同位素测试分析等方法,探究该处河谷两侧地热异常的成因,得出以下结论:1、该处地热资源为干热岩型地热资源,热源是深部岩浆,氢氧同位素显示温泉热水来源于大气降水;2、片麻状花岗岩平行和垂直片麻理方向存在导热各向异性,当温度恒定时平行于片麻理方向比垂直于片麻理方向温度高5.5%~6.0%;3、河流的下切作用使得两岸岩体覆盖程度存在差异,导致两岸地热异常不均。本次研究成果可以为深切峡谷地区寻找浅层干热岩、干热岩发电与水力发电共同开发提供一定启示。  相似文献   

基于岩石圈厚度和地幔横向黏度变化的地幔对流模型重估云南地区剪切波各向异性源的深度     

朱涛  马小溪 《地学前缘》2021,28(2):284-295

在已有模型的基础上,考虑岩石圈厚度和软流层横向黏度的变化,本文建立了更接近地球实际情形的地幔对流模型,然后重新推测了导致云南地区剪切波各向异性的软流层源的深度。结果表明:岩石圈厚度和软流层横向黏度变化对云南地区的软流层各向异性源的深度及软流层的变形程度和机制具有重要影响;软流层各向异性对云南西南部区域、东部区域北纬26°N以南和四川盆地及其西缘的剪切波分裂具有明显的贡献,它们分别位于90~180、170~330和200~320 km深度;在云南西南部区域和东部区域北纬26°N以南,导致剪切波分裂的软流层可能处于大剪切变形状态,主要受地幔流动方向/流动平面模式控制,而四川盆地及其西缘的则处于小剪切变形状态,主要受应变模式的控制。  相似文献   

海原-六盘山断裂带现今地震危险性的数值模拟分析     

蒋锋云  季灵运  赵强 《地质力学学报》2021,27(2):230-240

基于正交各向异性理论表征断层的变形行为,将平行断层面的剪切模量和周围介质剪切模量的比值作为反演参数,以海原-六盘山断裂附近现今GPS观测地壳水平运动速度场作为约束,通过构建三维有限元模型,采用遗传算法,反演了海原-六盘山断裂平行断层面的剪切模量分布。结果显示:六盘山断裂中南段平行断层面剪切模量与周围介质接近,且沿断层面地震动活动较为稀疏,反映六盘山断裂两侧近场差异变形较小,和汶川地震前龙门山断裂的情况类似,可能断裂带处于强闭锁状态。整个狭义的海原断裂带平行断层面剪切模量比周围介质要小的多,在0.4以下,且0~5 km要比深部大,可能反映了1920年海原8.5级地震之后,该断裂仍然处于震后调整状态。西段金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂浅部0~5 km剪切模量较小,而在5~20 km剪切模量相对较高,结合沿断层面地震活动分布特征,认为金强河、毛毛山断裂浅部可能存在蠕滑,而深部5~20 km存在应变能积累特征,具有强震发生的背景,而老虎山断裂由地表至深部地震活动较为密集,可能存在贯通性蠕滑,强震发生的可能性较小。   相似文献   

考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析     

刘磊磊  梁昌奇  徐蒙  朱文卿  张绍和  丁星妤 《地球科学》2023,(5):1836-1852

为揭示土体参数旋转各向异性空间变异性对边坡大变形特征的影响规律,将土体不排水抗剪强度参数模拟为旋转各向异性随机场,提出采用多重响应面法对随机场样本进行边坡稳定性安全系数高效求解和升序排列,进而使用随机物质点法按序模拟随机场样本的边坡大变形过程.以一饱和不排水粘土边坡为例,研究了旋转各向异性随机场的旋转角度β和弱主方向自相关长度θ₂对边坡大变形特征和破坏模式的影响.结果表明：提出的基于多重响应面的随机物质点方法可以高效开展边坡大变形概率分析;β和θ₂对边坡大变形特征和破坏模式均有显著影响;边坡大变形破坏的影响距离、滑动距离和滑动体积的平均值与标准差均随θ₂的增加而增加;边坡大变形过程中可能产生4种破坏模式,其中深层滑动和渐进式滑动为该边坡模型的主要概率失稳模式.因此,提出的方法为边坡大变形概率分析提供了一条有效途径,考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析对准确评估边坡失稳风险具有一定的理论参考意义.  相似文献   

煤层长波长地震各向异性的多尺度效应初探     

王赟  郑永芹  杨春  张壹  李颖达  张慧民 《煤田地质与勘探》2023,51(2):263-272

在勘探地震频带范围内,我国陆相沉积的含煤地层均是典型的薄互层。含煤地层中各向同性薄层叠置,在不同地震波长尺度下呈现长波长地震各向异性特征,地震勘探中一般做横向各向同性(Transverse Isotropy with a Vertical Axis of Symmetry,VTI)等效或均匀各向同性(Isotropy,ISO)等效简化处理。但是针对不同弹性性质的地层,长波长等效理论的适用条件不同。以淮南煤田的含煤地层为例,利用钻孔声波和密度测井曲线建立二维水平层状薄互层模型,分析含煤地层的长波长地震各向异性的多尺度效应。通过不同平均长度均化测井曲线,重点分析了2种等效建模方法在不同平均长度下所建立的等效模型弹性参数的差异及其各向异性特征;最后通过不同等效模型弹性波场的数值模拟分析不同等效模型的适用性。结果表明：随着平均长度增加,等效模型的速度、密度和各向异性参数的单点数据异常减弱;ISO等效P波速度大于VTI等效;存在某个临界窗长(本次淮南含煤地层为λmin/L≈3)使等效模型的层状各向异性开始减弱;当平均长度与地层厚度比(L/d)和最小主波长与平均长度比(λmin/L)都满足长波长假...  相似文献   

砂土应力诱发弹性波速各向异性的试验研究     

梁晓敏  杨朔成  顾晓强 《岩土力学》2023,(11):3235-3240

针对砂土弹性模量的各向异性,利用安装在试样上的竖向和水平向弯曲元波速传感器,研究了不同应力状态下丰浦砂试样不同方向的压缩波（P波）和剪切波（S波）波速特征,确定了表征砂土纵观各向异性的弹性刚度矩阵,并探讨了砂土试样中波速各向异性程度随应力状态的演化规律。研究结果表明：在等向应力固结下,丰浦砂试样中不同方向的波速均与围压呈幂函数关系,且存在明显的初始各向异性,试样中沿水平向传播的波速小于沿竖直向传播的波速;在三轴压缩不等向应力固结下,沿竖向传播的弹性波速随竖向应力和水平向应力比值的增加而增加,沿水平向传播的弹性波速随应力比的增加先保持不变后衰减。随着应力比的增加,砂土试样中应力修正后波速的各向异性程度先变化不大后逐渐加剧,这一现象与砂土微观组构的演化有关。  相似文献   

基于3D打印的裂隙岩体力学特性尺寸效应及各向异性初探     

罗国立  张科  齐飞飞  朱辉  张凯  刘享华 《岩土力学》2023,(S1):107-116

裂隙岩体力学参数的尺寸效应和各向异性是岩石力学与工程领域亟待解决的难点问题。充分利用3D砂型打印技术快速成型、可批量制备复杂内部结构岩体模型的优势,以石英砂和呋喃树脂为打印基材,制备不同尺寸和旋转角的裂隙网络类岩石试件。通过单轴压缩试验研究裂隙网络岩体力学特性的尺寸效应,揭示裂隙密度与强度之间的相关性,分析表征单元体尺度岩体力学特性的各向异性。结果表明：3D砂型打印试件的力学性能与真实岩体相似,应力-应变曲线可划分为初始压密、弹性变形、裂纹萌生与扩展和峰后破坏4个阶段。试件抗压强度与试件边长之间呈指数衰减关系,存在显著尺寸效应性质。裂隙密度与抗压强度之间呈显著的负指数关系,基于裂隙密度与抗压强度确定的岩体表征单元体尺度具有良好的一致性。裂隙岩体的破坏模式和抗压强度具有显著的各向异性特征。研究方法从3D打印角度为复杂裂隙岩体尺寸效应及各向异性的室内试验研究提供了可靠途径。  相似文献   

结合张量与互信息的混合模型多模态图像配准方法     

李培  姜刚  马千里  薛万峰  杨伟华 《测绘学报》2021,50(7):916-929

多模态图像之间存在显著的非线性强度差异,并且图像会因为噪声而退化,因此,多模态图像自动配准是一项具有挑战性的任务.为了解决这两个问题,本文提出一种多模态图像自动配准方法,该方法分为预配准和精配准两个阶段.在预配准阶段,通过改进SIFT算法来大致对齐多模态图像.在精配准阶段,首先,利用块Harri s检测器在预配准后的参考图上提取均匀分布的特征点.然后,通过各向异性结构张量捕捉多模态图像中的结构信息来构建特征描述符,该特征描述符对噪声具有稳健性.更进一步,本文结合张量方向平行度和梯度互信息提出了一种相似度准则(tensor orientation and mutual information,TOMI).最后,本文用多种模态图像(包括Optical,LiDAR,SAR和Map)来评估提出的方法.试验结果表明,本文提出的方法对非线性强度变化和噪声具有较好的稳健性,并且匹配效果优越.  相似文献   

含偏心点声源的随钻测井声场模拟和地层各向异性反演研究   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

卫建清  何晓  李希强  陈浩  王秀明 《地球物理学报》2019,62(4):1554-1564

地层横波波速测量以及各向异性评价是目前随钻声波测井应用及方法研究的难题之一.针对这些问题,本文试图从钻铤上的偏心点声源在各向异性地层中的响应出发,寻求和探讨解决方案.我们基于三维有限差分模拟的随钻测井信号,研究了偏心点声源在水平横向各向同性(HTI)慢速地层井孔中激发声波传播规律,研究结果表明:在HTI地层中偏心点声源能够同时激发出快、慢两种波形,并且此两种波形中主要分别包含快、慢弯曲波,由于与钻铤波的耦合作用,其速度总是分别小于地层快、慢横波波速,所以无法直接用于地层横波波速的测量.但根据进一步的灵敏度分析可知当在3kHz以上时,它们的相速度分别对地层参数水平和垂直剪切模量(c66和c44)最为敏感.基于此特性,本文提出一种基于解析近似解的最小二乘拟合法,能够通过快、慢波频散曲线反演地层横波波速,所测值误差小于3%,并且具有很好的容错率和稳定性;进而由横波速度反演值评价地层各向异性大小.最后,地层快横波偏振方位可以利用垂直于偏心声源方向的偶极采集的信号能量变化曲线来获取.  相似文献