珠江口盆地珠一坳陷古近系高自然伽马砂岩形成机制及油气地质意义

运用放射性元素寻找油气是一种非常规油气勘探手段。近年来,在珠江口盆地珠一坳陷富烃凹陷周边古近系钻遇高自然伽马(GR)砂岩,其GR值(100~300 API)甚至大于同区泥岩的GR值(100~200 API)。为了弄清该特殊现象背后的地质意义,对珠江口盆地珠一坳陷古近系高自然伽马砂岩开展了铀(U)、钍(Th)、钾(K)等3种元素含量与GR值的相关趋势线分析,从井震特征、岩性特征及矿物成分特征等入手分析了砂岩GR值增高的主要原因及成因机制,探讨了放射性元素聚集的条件、运移通道、驱动力以及油气意义。结果表明:西江、惠州地区由U含量增高导致砂岩GR值偏高,恩平、番禺地区由K,Th含量增高导致砂岩GR值偏高;砂岩GR值增高有两大成因机制,一是地下流体带来的放射性元素离子U4+在氧化-还原面处富集后导致地层GR值偏高,这种特殊现象说明在具有连通基底大断裂旁的圈闭中,U4+的富集指示了曾经油气的存在,证实了研究区油气运移通道的有效性,对于油气藏的预测有着非常重要的指导性意义,二是地表流体带来的含放射性元素的矿物大量沉积后导致地层GR值偏高,含放射性元素矿物性质不稳定,可指示近源供给的存在,对于判断物源及沉积环境有着非常重要的意义。该研究成果为预测研究区油气成藏有利区带提供了依据。     

基于岩石表面位移场的超声波振动下花岗岩损伤特性试验研究

超声波振动碎岩技术作为解决硬岩钻进难题的新方法,其技术可行性受到国内外学者的大量验证,但是对于超声波振动下硬岩破碎机理的认识还存在不足。超声波振动下岩石表面径向响应位移与内部损伤状态存在着必然的联系,本文通过监测岩石在超声波振动过程中表面不同深度处的径向响应位移,利用应力波传播理论从能量耗散角度分析了岩石表面不同深度监测点径向响应位移的时空演化与岩石内部损伤发展的关系,得出超声波振动下岩石损伤主要由振动头高频冲击岩石造成的Hertz锥形环状裂纹和超声波振动交变应力产生的疲劳拉伸裂纹造成的,Hertz锥形环状裂纹的扩展深度为10 mm,疲劳损伤裂纹主要在10~20 mm深度处产生,超声波振动下岩石发生局部宏观破碎前存在着明显的径向响应位移征兆,岩石表面径向响应位移可以作为超声波振动下的破坏判据。本文的研究对于丰富超声波振动下硬岩的破碎机理具有重要意义。     

高温后花岗岩力学性能的试验研究

对经历不同高温后花岗岩的力学性能进行了试验研究，分析了花岗岩应力．应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量和泊松比等的变化情况。研究结果表明，经历400℃以内的高温后，温度对花岗岩的力学性能的影响不明显。但经历的温度超过400℃后，随受热温度升高花岗岩力学性能迅速劣化，花岗岩峰值应力(或强度)和弹性模量急剧降低，而峰值应变迅速增长。高温后花岗岩泊松比随经历高温的增加而呈减少趋势。     

花岗岩残积土颗粒吸着含水率对液性指数影响

通过对花岗岩残积土的颗粒吸着含水率试验及测试数据的统计与分析，阐述花岗岩残积土的特性，并对土工试验中花岗岩残积土的颗粒吸着含水率的利用提出几点看法。     

花岗石荒料抗压强度分布规律的实验研究

对花岗岩荒料切割采样，然后，对试样进行抗压强度实验，根据荒料不同部位切割样本的抗压强度测试结果，找出了花岗岩荒料内部抗压强度的分布规律，给出了相应的数学模型。     

花岗岩时-温等效原理的进一步验证

考虑岩石材料蠕变特性的时间、温度的相关性，认为岩石蠕变与应力水平、材料组成、温度、时间有关，相同应力水平下的同种岩石的蠕变具有时间．温度等效效应。通过采用国际上公开发表的花岗岩蠕变的相关试验结果(温度变化为20～400℃)，分析了花岗岩蠕变的时-温等效性，计算出相应的水平移位因子并获得了其蠕变柔量的主曲线。     

基于数字图像的非均质岩土工程材料的数值分析方法

提出了一种基于数字图像的非均质岩土工程结构的二维数值分析方法。以花岗岩为例,先将岩石的表面图像导入计算机中;然后采用基于彩色空间的数字图像技术将组成花岗岩的几种主要材料:长石、石英和黑云母一一分辨出来并再现岩石的细观结构;再通过一个简单的线性转换,将图像细观结构转换为矢量细观结构;最后,岩石的矢量细观结构可以与数值计算方法--有限元法或有限差分法结合,从而实现非均质岩石材料的力学分析。采用有限差分法FLAC程序来分析岩石的破坏过程。传统室内试验数值模拟表明材料的细观结构对应力分布和破坏模式有着明显的影响,基于数字图像的数值分析方法可以真实地实现岩土工程材料的非均质分析。     

三峡花岗岩在不同加载方式下的能耗特征

采用RMT，MTS刚性伺服试验机，研究了三峡工程中隔墩花岗岩在三点弯曲断裂、劈裂拉伸、三轴压缩及单轴抗压等4种加载方式下的能耗特征。试验表明，在这4种方式中，三点弯曲断裂破坏的能耗最小，其次为劈裂拉伸、单轴抗压和三轴压缩。根据试验结果，在岩石工程中可以选择合理的破岩方式及加固方式。     

PDC刀具切削花岗岩过程的微裂纹扩展

采用偏光显微镜观察ＰＤＣ（聚晶金刚石复合片）刀具切削花岗岩的微观过程，研究切削过程微裂纹产生和扩展的规律。分析了矿物特性如矿物成份、晶粒大小及初始裂纹等对微观裂纹扩展路径的影响。研究结果表明：在切削深度较小时，矿物特性对花岗岩微裂纹的产生与扩展过程起主导作用。     

风化花岗岩地层旋转钻进中的能量分析

旋转钻进是岩土工程钻探的主要钻进方式,从能量守恒原理出发,对旋转钻进的能量进行分析。同时,在R-20液压式回转钻机上安装数字式钻孔过程监测（DPM）系统,在风化花岗岩地基工程中进行试验,并在监测数据的基础上对钻进能量进行分析计算。研究结果表明,钻进过程中用于破碎岩石的能量主要来自钻进系统的动能,钻进系统用于破碎岩石的能量分配与地层强度特性有关。在风化程度较低或新鲜岩层中钻进时,破碎岩石98%以上的能量来自系统的动能,而轴压力推动钻头位移所给出的能量不到2%;在土层或全风化岩层中,轴压力所做的功达到22%以上,且明显随风化程度的增高而增大,说明钻进系统动能与轴力功可用以表征地层的可钻性,这为实时钻进能量用于地层的识别提供理论依据。