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張性縫和壓性縫定義

張性縫和壓性縫定義

根據面板的受力特點,位於河床中部的垂直縫將受到擠壓,稱之為壓性縫,一般只設一道底部止水,縫中嵌可壓縮材料,有的工程設有2道止水和不設嵌縫材料;位於岸邊壩段的垂直縫,則由於面板向中部滯移而受拉,稱之為張性縫。縫面塗刷一層防黏合劑,設2~3道止水。垂直縫的間距依河谷形態、溫差大小、面板下堆石體可能產生的不均勻沉降及施工條件確定,一般為12~18m,為減小變形梯度和吸收更多的變形,岸邊張性縫的間距經常取壓性縫間距的一半。

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請教何為面板壩中張性縫與壓性縫!!!高分

張性縫設2道止水,壓性縫設1道止水

裂縫輸導作用

對於窪陷帶大部分烴源巖的排烴和眾多砂岩透鏡體、泥岩裂縫等巖性圈閉油氣充注,裂縫等隱蔽輸導體系的發育至關重要。沒有裂縫,烴源巖生成的油氣無法排出;沒有裂縫,烴源巖排出的油氣將無法運聚成藏。

(一)裂縫型別

窪陷帶泥岩、油頁岩中發育的小斷層、裂縫、微裂縫按成因分為6大類(表3-2),其中構造裂縫和異常超壓裂縫對巖性體成藏起關鍵作用。

表3-2 泥岩裂縫成因分類表

(據李琦,1999;張金功,2001)

1.構造裂縫

它是指在構造應力作用下形成的裂縫系統,其方向、分佈和形態可以歸因於區域性構造事件或與區域性構造事件相伴生的斷裂活動。岩心上看到的巨集觀裂縫大多是構造裂縫,薄片下也可以看到構造成因的微裂縫。包括張性裂縫、剪下裂縫和擠壓性裂縫。

(1)張性裂縫

它是在拉張應力作用下形成的,具有位移方向與破裂面垂直並遠離破裂面的特點。一般特徵:①縫面粗糙不平,常有繞岩石或礦物顆粒而過的現象;②裂縫產狀不穩定,在岩心橫切面上常呈鋸齒狀延伸;③裂縫常被礦物充填(碳酸鹽巖或瀝青質),充填礦物晶面垂直於裂縫面。

(2)剪下裂縫

其主要特徵:①常切過岩石顆粒,裂縫面光滑並有擦痕,甚至還有微錯動現象;②產狀較穩定,組系較強,延伸較遠,裂縫閉合,充填物一般較薄,為碳酸鹽礦物或油氣;③裂縫傾角範圍近水平到近於垂直。擠壓性裂縫是主應力擠壓狀態時形成的,經常與剪下裂縫共生。

2.成巖裂縫

它是指泥岩在壓實埋藏過程中受成岩作用影響而發生破裂形成的裂縫。分佈廣泛,規模一般較小,以近於水平的微裂縫為主,縫面寬度小於0.15mm。據成因分為礦物收縮裂縫、溶蝕裂縫和層間頁理縫。

3.異常超壓裂縫

它是指地層中流體的壓力突破岩石破裂強度,壓迫岩石時形成的裂縫,多形成於有機質演化過程中,並隨壓力變化間歇開啟和閉合。流體異常壓力不但是油氣初次運移、二次運移的主要動力,而且產生的水力壓裂微裂縫是油氣初次運移的主要通道。

4.垂向載荷裂縫

岩石單向受壓時,抵抗壓碎破壞的最大軸向壓應力,稱為岩石的極限抗壓強度,簡稱抗壓強度。

濟陽坳陷自古近紀以來一直處於拉張的構造背景之下,主要烴源層和儲層的垂嚮應力始終是最大主應力。因此,當某一目的層的岩石垂向載荷達到岩石的抗壓強度時,其下岩石處於破裂階段。泥岩產生的裂縫平行於最大主應力的方向,裂縫近於垂直。

5.垂向差異載荷裂縫

1968年,卡弗通過模擬實驗證實,上覆地層不均勻載荷可導致裂縫甚至斷裂,這種差異壓實造成的斷層為剪下斷裂帶,由複式正斷層組成,壓實較強的一邊下降,並出現反向斷層,斷層及裂縫不是發生在垂向載荷最大的地區,而是發生在離開最大載荷地區側方的垂向載荷較小的地區。

6.變質收縮裂縫

它為地下高溫岩漿上湧侵入到泥岩中,對其進行烘烤、交代,發生熱接觸變質作用,岩石體積收縮形成的裂縫。

(二)裂縫成因分析

縱觀泥岩裂縫的成因型別,除了區域性岩漿侵入形成的變質收縮裂縫外,窪陷泥岩裂縫的主要成因可分為內因和外因兩個方面。其中,內因是指岩石的抗變形能力,外因是指區域應力和流體壓力。

1.岩石成巖演化與抗變形能力

泥岩裂縫的形成是在有利的巖性及相帶基礎之上,如泥岩中碳酸鹽礦物含量較高,岩石脆性增大;相帶間巖性和物性的差異造成了差異壓實,其過渡帶易形成應力集中區,所以易產生裂縫。淺湖與半深湖過渡帶及三角洲前緣席狀砂、指狀沙壩與湖相泥質岩過渡帶是裂縫發育的最有利部位。

(1)壓實與膠結作用

對於深埋的泥岩頁岩和灰巖來說,岩石的壓實過程包括機械壓實和化學壓實作用。因此,深埋岩石的地質力學特徵從一定程度上是說受控於礦物的化學過程。烴源巖在埋藏過程中,隨著埋深的增加和地溫的升高,從熱動力學來講,礦物相發生溶解開始變得不穩定,使顆粒骨架緊密壓實,同時礦物的膠結使沉積物發生真正的黏結。而膠結作用,如碳酸鹽和石英等礦物等膠結作用的加強,會造成沉積岩的力學性質由相對塑性向脆性轉變,岩石也將經歷從最初未膠結沉積物向脆性岩石的轉化。

(2)粘土礦物的成巖演化

研究表明,濟陽坳陷古近系主要烴源巖型別為泥質烴源巖,如頁岩、油頁岩和紋層泥岩,主要礦物是粘土礦物,而非石英、長石等碎屑礦物。

濟陽坳陷古近系、新近系中常見粘土礦物有5種,即蒙脫石、伊利石、伊利石/蒙脫石間層礦物、高嶺石及綠泥石。粘土礦物本身層狀晶體結構特點決定了這類礦物對沉積成巖環境特別敏感。據研究(隋風貴等,2005),濟陽坳陷粘土礦物的轉化大致可以劃分為以下幾個階段(圖3-9):埋深小於1800~2000m,粘土礦物的演化緩慢,粘土礦物以伊利石/蒙脫石間層礦物為主,多數含量在80%以上,間層礦物間層比普遍在80%左右;埋深2000~3000m,為伊利石/蒙脫石間層礦物迅速轉化期,伊利石/蒙脫石間層礦物含量逐漸減少,間層比則迅速下降,由初始的80%左右降低到20%左右,而伊利石含量明顯增加;埋深3000~3500m,伊利石/蒙脫石間層礦物轉化速率又再次降低,間層比基本維持在20%左右,伊利石含量則持續增加;埋深大於3500m,泥岩粘土礦物組成簡單,以伊利石為主,含量一般在50%~80%之間,綠泥石礦物含量在20%左右,高嶺石含量則變得很低,一般在10%之下。

圖3-9 濟陽坳陷泥質岩中粘土礦物-深度變化

I/S—伊矇混層粘土礦物百分含量;I—伊利石百分含量;S%—伊利石/蒙脫石混層比;C—綠泥石;K—高嶺石

東營凹陷烴源巖粘土礦物轉化對礦物膠結的影響可能主要表現在以下兩個階段:在2000~3000m深度段,大部分蒙脫石完成了向伊利石的轉化,轉化過程產生的SiO2將可能發生膠結產生自生石英等礦物而增加岩石的脆性程度;在2500~3100m深度段,原生微晶碳酸鹽向次生微亮晶至亮晶碳酸鹽轉化,也可能產生岩石力學性質的變化。因此,作為源巖中兩類重要基質礦物逐漸完成轉化的大體深度值,3000m可能是烴源巖不同力學性質發生變化的一個分界點。另外,在3500m深度處高嶺石的轉化可能也會對烴源巖力學性質產生影響。

(3)碳酸鹽礦物的成巖演化

根據碳酸鹽礦物的形態、大小和自形程度,碳酸鹽礦物可劃分出三期:第一期為原生碳酸鹽礦物,第二期為成巖過程重結晶的亮晶碳酸鹽礦物,第三期為粗晶碳酸鹽礦物,以裂隙充填物的形式存在。第一期原生碳酸鹽礦物為泥晶碳酸鹽礦物,晶粒細小。第二期為成巖期碳酸鹽礦物,隨成岩作用的差異,原生碳酸鹽礦物開始發生重結晶,顆粒粒徑逐漸增大,轉變為微亮晶和亮晶範疇。在許多中等深度的樣品中,第一期原生碳酸鹽礦物和第二期重結晶碳酸鹽礦物共存,也證實了二者成因上的相關性。第三期也為成巖期碳酸鹽礦物,晶體顆粒粗大,多呈透鏡體狀存在於富有機質紋層泥岩和富有機質鈣質紋層中,基本不切穿母巖的原始紋層。

三期碳酸鹽礦物在縱向分佈上表現出一定的規律性:埋藏深度一般<2500m,以第一期為原生碳酸鹽礦物為主;2500~3100m,為第一期和第二期碳酸鹽礦物大量共存時期;3000~3100m 深度以後,原生碳酸鹽礦物已基本消失,以重結晶碳酸鹽礦物為主。另外,第三期碳酸鹽礦物一般也出現在2900~3000m以下。目前對濟陽坳陷第一、二期碳酸鹽期次演化的機制尚不清楚,分析可能與烴源巖生烴高峰到達以前大量有機酸的產生或生烴過程CO2的產生有關。

2.裂縫形成的動力學機制

(1)構造應力

應力是裂縫形成的外因,對於濟陽坳陷拉伸盆地,最易形成裂縫、微裂縫的方向為平行最大主應力方向,即近北東向;同時,也表明孔隙流體壓力的增大有利於岩石破裂。

從另-個角度出發,斷裂帶也是區域應力作用的產物,只不過其規模和強度大,遠離斷裂帶地應力作用應逐漸變小,如同地震的震源中心和周邊一樣;再由自然界自相似性原理,在斷裂帶附近,地應力相對減弱的地區應發育一系列小斷層、裂縫直到微裂縫。

事實也是如此,在斷層外凸區、轉換帶、斷層的交匯處應力集中,是裂縫發育的有利部位;在背斜的頂部和陡翼、窪陷的斜坡與平緩底部的過渡帶、鼻狀構造的傾伏端等地層產狀急劇變化的部位,岩石變形比較強烈,通常也是裂縫發育帶。

剖面上,與斷層相關的泥岩裂縫往往發育在上盤一側緊靠斷層的附近,原因可能是斷層上盤的位移和滑動量大,增強了拉伸應力狀態,岩石易於破裂。

其次,雖然裂縫發育區與斷層帶的關係密切,但具體到每一條斷層,並不是其附近都有裂縫發育帶,反映出二者之間關係的複雜性。以東營凹陷斷裂帶為例,斷裂帶東西段裂縫發育程度就有所不同,該區泥岩裂縫主要發育於斷裂帶東側多條斷層交匯處,目前已有河54、河123、河130、東風5等多口井鑽遇油層。

而斷層的西側泥岩裂縫卻較少發育。通過研究東西兩段不同時期斷層活動性,表明東段的活動性均大於西段活動性,說明在巖相條件相同情況下,斷層活動性越強,越容易產生裂縫。

(2)地層壓力

流體異常高壓是岩石破裂的另一個重要原因,原理為增加的岩石孔隙壓力承擔了一部分岩石骨架應力,使岩石所有的有效應力減小,岩石容易破裂。Snarsky(1962)、Momper(1978)、Du Rouchet(1981)、Luo(1994)等認為,流體壓力超過一定限度時(壓力系數=1.42),岩石就會開啟原有的近水平的脆弱面(如層理、裂隙),並形成垂直裂縫。定量計算破裂壓力的公式有多種,分別可用壓力或壓力梯度的形式表示。

據國外資料報道,Eaton法使用效果最好。因此,本次研究採用Eaton法計算東營凹陷泥岩的破裂壓力及破裂壓力梯度。東營凹陷地層水平均密度ρw取1.092g/cm3,上覆地層岩石平均密度pb取2.357g/cm3,則地層孔隙流體壓力梯度G和上覆地層壓力梯度Gb分別為0.0107MPa/m、0.0231MPa/m。泊松比μ取自中科院伍向陽的實測資料,其範圍為0.1~0.3,取平均值為0.2。

GFP=G+(Gb-G)μ/(1-μ)

=0.0107+(0.0231-0.0107)×0.2/(1-0.2)

≈0.0138(MPa/m)

FP=GFPD

≈41.4MPa(3000m)

因此,根據東營凹陷實測資料,採用Eaton法計算東營凹陷岩層破裂下限的壓力系數平均約為1.38。再根據東營凹陷壓力場研究,目前能達到該值所對應的深度門限在2800m左右。由此推論,僅依靠地層孔隙流體異常壓力,岩石破裂應在2800m以下,在此深度以下的砂岩透鏡體圈閉才有可能通過隱蔽輸導體系成藏。

(三)裂縫輸導作用

細粒烴源巖進入大量生烴階段時,成岩作用和壓實作用已經較強,岩石往往變得更加緻密,原始的孔隙度和滲透率已經大幅度降低,毛細管阻力對烴類的運移影響很大。從濟陽坳陷的具體情況來看,進入大量生烴階段時,烴源巖大多已進入突變壓實階段的後期和緊密壓實階段。在這種情況下,烴類在原生孔隙中的運移效率受到,需要藉助其他更加有效的通道。近來國內外許多研究表明,微裂隙是泥質類岩石中最為重要的滲透通道,也是石油初次運移的主要通道(Littke等,1988;李明誠,2000)。如Capuano(1993)通過對Texas盆地超壓頁岩的研究,發現次生微裂隙是油氣初次運移的主要機制;Littke等(1987)通過沉積學和岩石學研究,也發現Hils向斜Posidonia頁岩排烴主要是通過微裂隙進行運移;Dueppenbecker等通過數值模擬,證實了下Saxony盆地Posidonia頁岩在生烴過程中有大規模的裂隙產生。垂向裂縫在中國東部中、新生代陸相斷陷盆地古近系泥質烴源巖中比較發育。目前國內對這類裂縫的成因分析主要是在對泥岩裂縫油氣藏研究過程中開展的。如大慶研究院(1991)認為,鬆遼盆地青山口組地層中的泥岩裂縫主要是構造—成巖縫,他們把異常高壓作用納入成岩作用範疇,認為異常高壓是裂縫形成的最主要原因,構造作用是一種次要的作用;付廣等(2003)認為,鬆遼盆地北部古龍凹陷青山口組內發育有大量的泥岩裂縫,應屬於構造成因;曾聯波等(1999)也認為,以構造裂縫為主;丁文龍等(2003)認為,古龍凹陷泥岩為非構造裂縫,主要與生烴、壓實作用形成的超壓有關;劉巨集偉(2002)發現東濮凹陷隆起帶鹽間泥岩裂縫非常發育,主要與拱張作用有關;劉魁元等(2001)、徐福剛等(2003)認為,沾化凹陷的泥岩裂縫主要為構造成因等。

如牛35井多數油侵砂岩的上下泥岩,發育了1.5~4.0μm的伊利石層間微裂隙或裂縫,而那些發育0.5~2.0μm微裂縫的泥岩,其頂底部的砂岩通常不含油。牛35-B1、B2砂體的頂、底部泥岩中發育一些微裂縫,在B1砂體頂部發育0.5~2.0μm的微裂縫或微裂隙,Bl砂體含油程度較差;而在牛35-B2砂體頂底部泥岩中發育1.5~4.0μm的微裂隙,砂層含油程度較好。而在那些不含油的砂層上下泥岩通常微裂縫較小,常發育小於0.5~1.5μm層間裂縫。在其他各井中都有這類微裂縫或微裂隙的發育(圖3-10)。

圖3-10 泥岩中發育的微裂縫,成網狀,開啟(史10井,埋深3232.24m)

又如在坨713井中發現泥岩中的垂直裂縫和網狀裂縫(既有垂直,又有斜交,還有平行裂縫),基本上都是開啟裂縫,寬度在5~20μm,對於流體的移動是良好的通道。

現河莊油田位於東營凹陷隆起帶西段的現河莊-史家口斷裂帶,是背斜帶向利津窪陷的傾沒端(圖3-11)。其東北、東南與東辛油田、牛莊油田相鄰,西北、西南分別與郝家油田、史南油田相連。於河105、河123、河130、河88、河75、河72、河54井沙三段下亞段泥岩裂縫見油層。

據區域應力場研究,新近紀以來,濟陽坳陷應力場以右旋張扭為主,主壓應力為北東北東東向,至現今的近東西向。在該應力場作用下,近北東向和近東西向老斷層處於活動和開啟狀態,同時也產生以北東東向和近東西向為主的新斷層及其構造裂縫;而近北西向老斷層及其裂縫受壓應力影響逐漸閉合。因此,現河莊地區泥岩裂縫大都發育在北東向或東西向斷層附近。

此時,由於處於生烴、蒙脫石向伊利石轉化階段,加上繼續壓實,有大量的水和烴流體產生,在沙三段下亞段泥岩內部相對封閉的環境中形成異常高壓,由於異常流體壓力可以大大降低作用在岩石顆粒上的有效應力,降低了岩石的抗破裂能力。當壓力超過岩石破裂壓力時,使岩石產生大量微裂縫,流體就會衝破岩石的遮擋排出。在構造應力和異常高壓的共同作用下,裂縫區域性擴大(尤其是靠近斷層附近)形成有效的儲集空間(圖3-12)。

圖3-11 現河莊油田構造位置圖

圖3-12 河123井—董1井南北向油氣成藏綜合剖面圖

什麼是變形縫?

變形縫 deformation joint 是伸縮縫 ( 溫度縫〉、沉降縫和抗震縫的總稱。

建築物在外界因素作用下常會產生變形,導致開裂甚至破壞。變形縫是針對這種情況而預留的構造縫。變形縫可分為伸縮縫、沉降縫、防震縫三種。

1)伸縮縫:建築構件因溫度和溼度等因素的變化會產生脹縮變形。為此,通常在建築物適當的部位設定垂直縫隙,自基礎以上將房屋的牆體、樓板層、屋頂等構件斷開,將建築物分離成幾個的部分。為克服過大的溫度差而設定的縫,基礎可不斷開,從基礎頂面至屋頂延結構斷開。

2)抗震縫:為使建築物較規則,以期有利於結構抗震而設定的縫,基礎可不斷開。它的設定目的是將大型建築物分隔為較小的部分,形成相對的防震單元,避免因地震造成建築物整體震動不協調,而產生破壞。在抗震設防區,沉降縫和伸縮縫須滿足抗震縫要求。

3)沉降縫: 指同一建築物高低相差懸殊,上部荷載分佈不均勻,或建在不同地基土壤上時,為避免不均勻沉降使牆體或其它結構部位開裂而設定的建築構造縫。沉降縫把建築物劃分成幾個段落,自成系統,從基礎、牆體、樓板到房頂各不連線。縫寬一般為30~70毫米。將建築物或構築物從基礎至頂部完全分隔成段的豎直縫。藉以避免各段不均勻下沉而產生裂縫。通常設定在建築高低、荷載或地基承載力差別很大的各部分之間,以及在新舊建築的聯接處。

有很多建築物對這三種接縫進行了綜合考慮,即所謂的“三縫合一”。

混凝土路面中的縱縫、橫縫、脹縫、縮縫、施工縫都是什麼意思?還有傳力杆的作用是什麼?

道路橫縫、縱縫。縮縫、脹縫、施工縫等 路面伸縫是施工時予留的空間縫隙,當混凝土受熱膨脹時佔領空餘位置而不在內部產生壓應力。施工時在伸縫位置混凝土板頂部放置壓縫板條。混凝土凝固後,伸縫的壓縫板及時拔出,然後灌入填縫料。 

混凝土板接縫有縱橫兩種,橫縫有縮縫、脹縫;縱縫有縮縫和施工縫; 

【縱縫】縱縫是指與行車方向平行的接縫。縱縫一般分假縫和施工縫。縱縫間距一般按3~4.5m設定。當一次鋪築寬度大於4.5m時,應增設縱向縮縫,縱向縮縫採用假縫形式,為了防止接縫兩側混凝土板被拉開而喪失縫下部的嵌瑣作用,應設定拉桿。拉桿採用螺紋鋼筋,設在板厚,並應對拉桿中部10cm範圍內進行防鏽處理。其最外邊的拉桿距接縫或自由邊的距離一般為25~35cm。一次鋪築寬度小於路面寬度時,應設定縱向施工縫,施工縫採用平縫形式,並應設定拉桿。

【橫縫】施工縫一般應該留置在橫縫位置處,但施工有時因為種種不可預測的原因中斷,從而需要臨時留置橫向分割縫。

【脹縫】脹縫常採用平縫形式,平縫也叫真縫。縫隙寬約20~25mm。如施工時氣溫較高,或脹縫間距較短,應採用低限;反之用高限。縫隙上部3~4cm深度內澆灌填縫料,下部則設定富有彈性的嵌縫板,它可由油浸或瀝青浸製的軟木板製成。 

【縮縫】路面縮縫是在整體路面切割一條縫,當混凝土受冷收縮時拉開切割的縫隙而不在內部產生拉應力。施工時採用切縫法。即在混凝土達到設計強度的50~70%時,用切縫機切割成縫,縫寬3~5mm。用路面鋸縫機所鋸的縫當然是縮縫了。

【施工縫】施工縫一般應該留置在橫縫位置處,但施工有時因為種種不可預測的原因中斷,從而需要臨時留置橫向分割縫。

【傳力杆】傳力杆的其一端固定在一側板內,另一端可以在鄰側板內滑動,其作用是在兩塊路面板之間傳遞行車荷載和防止錯臺,增加相鄰混凝土塊之間的應力傳遞以防止混凝土路面區域性受力較大造成混凝土路面不均勻沉降,傳遞應力使相鄰混凝土塊共同受力。

水泥混凝土路面面層由一定厚度的混凝土板組成,它具有熱脹冷縮的性質。由於一年四季氣溫的變化,混凝土板會產生不同程度的膨脹和收縮。白天氣溫高,混凝土板頂面溫度較底面為高,板的中部會隆起。夜間氣溫降低,會使板的角隅和四周翹起。然而,這些變形會受到板與基礎之間的摩阻力和粘結力以及板的自重和車輪荷載的約束,致使板內產生過大的應力,造成板的斷裂或拱脹等破壞。為避免這些缺陷,混凝土路面不得不在縱橫兩個方向設定許多接縫。

參考資料

千尋文件.千尋文件[引用時間2018-1-16]

混凝土結構裂縫的型別有哪些?

1、溫度裂縫,這是由於混凝土在澆築硬化的時間內,裡面和外面的溫度差異變大,從而表面產生了一些沒有規則的裂縫。

2、幹縮裂縫,則通常是在養護期間出現的,因為裡面和外面水分蒸發的程度不同,導致了裂縫的出現。

3、外力負荷裂縫,這主要是因為混凝土區域性的重量超過,導致受力不均衡而出現裂縫。

擴充套件資料:

混凝土裂縫處理:

1、樹脂灌注法:能抵抗混凝土所遇到的大多數化學侵蝕,樹脂可以灌入到0.05㎜的裂縫。除某些特殊的環氧樹脂之外,當裂縫是活動的、有滲漏的、不能幹透的或者裂縫數量極多時,通常不易採用樹脂灌注法。

2、聚合物浸入法:在水平表面上沿裂縫構築臨時的圍堤,使樹脂溢於裂縫表面。

3、釘合法:當必須恢復主裂縫斷面的抗拉強度時。使用釘合法比較適宜。特別比較適宜在不會損壞周圍結構的場合下用來鎖閉活動裂縫。

4、表面封閉法:這是最簡單和最普通的裂縫修補方法。用於修補對結構影響不大的靜止裂縫,通過密封裂縫來防止水汽、化學物質和二氧化碳的侵入。

參考資料來源:百度百科—混凝土裂縫

天然裂縫特徵

文東地區岩心觀察及地應力測試發現,儲層存在天然裂縫,而且多為垂直縫。根據天然裂縫成因可將其分為成巖縫(原生)和構造縫(次生)兩大類。其中構造縫一般具有剪下裂縫與張性裂縫兩種基本型別,都是構造應力場的產物,與斷層、褶皺有成因關係。斷層伴生裂縫與斷層屬同一應力場,一般為張性裂縫。與褶皺有關的裂縫,在一個區域性構造上,通常形成兩種主要裂縫網路,兩種裂縫網路都是由兩組斜交共軛剪下裂縫和一組張裂縫所組成,只是裂縫走向不同。因地層變形幅度不大,垂直裂縫發育、分佈與褶皺關係不大,而與斷層密切相關。正斷層中,垂直裂縫是拉張應力造成的且裂縫面光滑平直,常伴生小裂縫、微裂縫,大多數裂縫為互相平行的裂縫,為硬石膏、碳酸鹽等多種充填物充填。

(一)岩心觀察

文13-281,文13-54,文13-85等11口井,近1000m岩心井段的觀察表明,沙三中儲層存在巨集觀裂縫(裂縫多為mm級,有些裂縫相互切割),但分佈範圍較為侷限(圖版5-11 1)。如文13東塊文13-110井3533.73~3535.03m井段,淺灰色粉砂質泥岩,含砂質不均,夾砂岩斑塊,無層理,硬度較大。岩心中可觀察到正斷層且裂縫較為發育。

文13-28井取心段裂縫統計如表5-1-1,-岩心中裂縫型別有成巖收縮縫和構造縫,主要為構造縫,其產狀近直立。說明本區至少存在兩期裂縫發育時期,第一期為成巖收縮縫,呈縫合線狀,內部充填瀝青質及碳酸鹽巖,主要分佈在粉砂岩中,與其上覆泥岩相交。第二期為構造縫,呈高角度垂直裂縫狀,其縫面光滑,有的裂縫已延伸至與粉砂岩頂(或底)部相接泥岩中。一般以單條形式出現,少部分有兩條平行、密集排列的裂縫,岩心裂縫大多呈劈開狀,其內部充填物極少。岩心中平均裂縫縫長76.1cm,最長可達230cm。

圖版5-1-1 巨集觀裂縫的岩心觀察

表5-1-1 文13-28井取心井段裂縫統計表

(二)薄片鑑定

鏡下鑄體薄片觀察表明,多口井有微裂縫發育,縫長為0.06~3.00mm,縫寬為0.01~0.1mm,主要為石英顆粒碎裂,長石、斜長石脆性破裂.以及板狀交錯層理垂直微細裂縫,這些微裂縫有的被瀝青充填,有的被隱晶白雲質充填,部分未被充填(圖版5-1-2)。

(三)壓力恢復試井研究天然裂縫

文東沙三中油藏早期未進行人工壓裂增產措施的21井次壓力恢復資料處理(表5-1-2)分析表明,表皮係數(S)多為負值,21井次中有16井次為負值,油井未進行人工壓裂改造時是超完善的,這也是高壓低滲裂縫型儲層的典型特徵。這種儲層往往初期產量高,表皮係數在-1~-3之間,屬裂縫-孔隙型儲層。部分油井同一層位早期表皮係數為正值,但隨著生產的進行,解除了鑽井和作業的汙染,表皮係數變為負值,產量穩中有升。還有部分油井隨著生產的進行,同一層位表皮係數由負值變為正值,這是裂縫閉合的表現。早期壓力恢復曲線出現駝峰現象,屬於裂縫-孔隙型儲層形態特徵(圖5-1-1)。

圖版5-1-2 鑄體薄片鏡下微裂縫發育

表5-1-2 文東沙三中油藏早期壓力恢復試井成果

圖51-1 文204井壓力恢復曲線

圖5-1-2 文13-20井裂縫監測形態[134]

(四)注水監測

應用AEO-4A裂縫監測系統,對文13北沙三中油藏6口井裂縫發育狀況進行監測,發現5口井存在天然垂直裂縫與人工裂縫,共同對滲濾起控制作用。

如文13-20井,裂縫從井底同時向兩邊延伸,一個方向是168°方向延伸,延伸到200m左右時,與一75°方向的天然裂縫匯合,天然裂縫縫長約365m,於是水沿天然裂縫向前推進,致使文13-15,文13-12井水淹;另一方向是裂縫向132°方向延伸,延伸至200m左右時,裂縫方向轉為166°,裂縫又繼續向前延伸約400m(圖5-1-2)。以上研究表明,該塊天然裂縫方向為10°~20°,與文東斷層(主斷層)走向基本一致,人工裂縫方向為110°左右。注水井(測試井)情況見表5-1-3,監測結果見圖5-1-3。各井測試結果如下:

表5-1-3 文13北沙三中注水測試井狀況表

1)文13-6井裂縫形態為垂直裂縫,當注水壓力為29MPa,30MPa,排量分別為4.2m3/h,6.3m3/h注水時,裂縫從井底同時向兩邊延伸。一條是主裂縫,方位是143°,縫長為267m,一條是小裂縫,方位為13度,縫長為106m(圖5-1-3)。按裂縫的延伸長度及方位,判斷文13-5井所受影響較大,可能造成水淹。

圖5-1-3 文13北沙三中注水監測結果

2)文13-13井裂縫形態為垂直縫,注水壓力為28~34.5MPa,排水量為2~6m3/h時,裂縫從井底同時向兩個方向延伸,一條主裂縫方向為74°,縫長為410m,另一條裂縫方向為191°,縫長為167m(圖5-1-3)。根據裂縫延伸情況,判斷文13-8井受影響較大,可能造成水淹;文13-10井、文13-14井也受影響。

3)文13-20井裂縫形態為垂直縫,當注水壓力為36MPa,注水速度依次為4m3/b,12m3/h,8m3/h時,裂縫從井底同時向兩邊延伸。一條裂縫向168°方向延伸,延伸到200m左右時,與一NE75°方向天然裂縫匯合,天然裂縫縫長約為365m。於是水沿天然裂縫向前推進,造成文13-15井、文13-12井水淹(文13-20井與文13-15井、文13-12井是一個層系,或在這兩個層系相連通的情況下),另一條裂縫向NE132°方向延伸,延伸至200m左右時,裂縫方向發生改變,轉向NE166°,裂縫又繼續向前延伸約400m。其形態見圖5-1-3。

4)文13-25井裂縫形態為垂直縫,注水時裂縫並不太明顯。一條裂縫向NE144°方向延伸,縫長為15~23m,向NE261°方向延伸大概70~80m。

5)文13-32井裂縫形態為垂直裂縫,當注水壓力為28MPa,排量為lm3/h的情況下注水時,裂縫向NE140°方向延伸,當延伸長度為133m時,裂縫延伸方向發生改變,轉向NE203°方向,又向前延伸120m左右(圖5-1-3),造成文13-33井水淹,對文13-27井影響也較大。

6)文13-38井無裂縫。

從以上幾口注水井的監測結果看,文13北不僅存在裂縫,而且裂縫規模較大。由表5-1-4可知,各井的破裂壓力及吸水能力相差較大,說明裂縫發育程度各不相同(圖5-1-4)。

表5-1-4 AEO-4A測試結果表

圖5-1-4 文13北沙三中油藏裂縫方向頻率圖

(五)示蹤劑監測

2001年7月在文13北塊N13-15井組,文13-30井組注入NH4CNS示蹤劑進行監測。其對應油井中5口井見示蹤劑顯示,1口井見微量顯示,有3口井因技術故障未取樣(表5-1-5)。

表5-1-5 注入水前緣水線推進速度

井組示蹤劑監測結果如圖5-1-5所示。當圍巖壓力改變或當注水壓力高於地層破裂壓力時,裂縫張開,造成水竄。注入水沿裂縫水竄,具有明顯的方向性。文13-83井、文13-100井的水竄方向主要為最大水平主應力方向或基本平行於最大水平主應力方向。而文13-97井的主要水淹方向為基本垂直於最大水平主應力方向和基本平行於最大水平主應力方向。這種具有方向性的水淹,必然影響注水波及體積和注入水利用率。人工裂縫一般沿最大水平主應力方向延伸,由於支撐劑的作用,導流能力高於天然裂縫,所以合理控制人工裂縫的長、寬、高,對改善注水波及效率至關重要。各井組監測結果分析如下:

圖5-1-5 文東沙三中油藏儲層示蹤劑監測水淹方向圖

1.文13-110井組

2009年4月23日起開始對文13-110井組周圍對應的5口油井(13-409,13-299,13-398,13-96,13-289)進行示蹤劑取樣監測分析。監測取樣分析至2009年7月21日結束,歷時90d。監測結果顯示,在監測時間內5口井中有3口井(13-409,13-299,13-289)見到示蹤劑產出,突破時間在39~104d之間。文13-110井示蹤劑在NE,NW 兩個主要方向突破,說明NE,NW 兩個方向是主滲流方向,這兩個方向存在裂縫的可能性較大(人工裂縫監測解釋結果表明,文13-110井人工裂縫方向為NE48.64°)。文13-110井組示蹤劑動態監測響應如圖5-1-6。

2.文13-188井組

2009年4月23日起開始對文13-188井組周圍對應的5口油井(13-409,13-299,13-398,13-96,13-289)進行示蹤劑取樣監測分析。監測取樣分析到2009年7月21日結束,歷時90d。監測結果5口井在監測時間內只有1口井(13-96)見到示蹤劑產出,示蹤劑產出突破時間在第100d。其他4口井未見示蹤劑產出。文13-188井主要在文13-96井有示蹤劑產出,說明該方向是主滲流方向,該方向存在裂縫的可能性大(人工裂縫監測結果表明,文13-96井人工裂縫方向為NE57.1°,與實際監測情況一致)。文13-188井組示蹤劑產出動態監測響應如圖5-1-6所示。

圖5-1-6 文13-110.文13-188井組示蹤劑產出動態監測響應圖

3.文13-153井組

根據監測響應和井組區域地質構造,得到文13-153井組水驅前緣圖(圖5-1-7)。由水驅前緣圖分析可知,NE方向是注入水的主要流向。

圖5-1-7 文13-153井組水驅前緣圖

4.文13-285井組

2006年3月15日至2006年5月8日進行了55d示蹤劑取樣監測,在文13-284,13-286井均監測到示蹤劑的明顯響應。

2009年6月20日至2009年8月2日,歷時44d取樣監測,文13-285井組在文13-85,文13-284井監測到示蹤劑響應(如圖5-1-8)。

圖5-1-8 文13-285,13-422井組水驅方向圖(2009年)

實線、虛線分別表示5.10d的示蹤劑位置

5.文13-422井組

2009年6月20日至2009年8月2日,歷時44d取樣監測,文13-422井組在文13419井監測到示蹤劑響應。井組水驅方向及速度如圖5-1-8所示。

6.文13-287井組

2006年3月15日至2006年5月8日進行了55d示蹤劑取樣監測,在文13-419,13423井均監測到示蹤劑的明顯響應。

文13-285井組、文13-287井組水驅方向及水驅速度如圖5-1-9所示:

圖5-1-9 文13285井組,文13-287井組水驅方向及水驅速度圖

7.文13-144井組

文13-144井自2005年12月11日對其周圍油井進行取樣監測。監測結果發現,13-144井組對應的7口油井(14-42,14-46,13-344,13-322,13-345,13-134,13-334)中只有14-46井與13-144井連通。文13-144井組示蹤劑產出動態監測響應如圖5-1-10所示。

8.文203-31井組

2008年3月20日至4月30日進行了42d取樣監測,在203-48井監測到明顯的示蹤劑響應。井組水驅方向如圖5-1-11所示。

9.文13-112井組

自2008年8月2日起對文13-112井組中周圍對應的7口油井(13-113,13-297,13-306,13-415,13-317,13-411,13-212)進行示蹤劑取樣監測分析。監測取樣分析至2008年11月20日結束,歷時111d。監測結果顯示7口井中有4口井(13-113,13-297,13-306,13-415)見到示蹤劑產出,突破時間在57~74d之間。具體監測結果如圖5-1-12所示。

圖5-1-10 文13-144井組示蹤劑產出動態監測示意圖

圖5-1-1l 文203-31井組水驅方向

圖5-1-12 文1-l12井組示蹤劑產出動態監測響應

10.文13-158井組

自2008年8月2日起對文13-112井組中周圍對應的9口油井(13-246,N13-238,13-159,13-138,13-430,13-160,13-238,13-169,N13-359)進行示蹤劑取樣監測分析。監測取樣分析至2008年11月20日結束,歷時111d。監測結果顯示9口井中有4口井(13-246,N13-238,13-159,13-169)見到示蹤劑產出,示蹤劑產出突破時間在41~82d之間。具體監測結果見圖5-1-13。

此井組自2007年7月9日至2007年9月10日進行了64d取樣監測,在13-138,13-169,N13-359,13-430井監測到明顯的響應。具體監測結果如圖5-1-14。

11.文13-166井組

自2009年3月18日起開始對文13-166井組周圍對應的5口油井(N13-192,13-192,13-82,13-191,13-182)進行示蹤劑取樣監測分析。監測取樣分析至2009年7月16日結束,歷時121d。監測結果顯示,5口井中有2口井(N13-192,13-82)見到示蹤劑產出,突破時間在77~105d之間。具體監測結果如圖5-1-15。

圖5-1-13 文13-158井組示蹤劑產出動態監測響應圖(2008年)

圖5-1-14 文13-158井組示蹤劑產出動態監測響應圖(2007年)

12.文203-47井組

自2009年7月31日對文203-47井組周圍對應的4口油井(92-125,92-126,92-83,203-43)進行示蹤劑取樣監測分析。監測取樣分析到2009年10月12日結束,歷時74d。監測結果顯示4口井中有3口井(92-125,92-126,203-43)見到示蹤劑產出,示蹤劑產出第一峰值突破時間在第19~36d之間。具體監測結果如圖5-1-16所示。

13.文13-11井組、文92-7井組

根據井間示蹤劑施工及監測方案,自2009年3月6日起,開始對文13-11井組周圍對應的5口油井(92-13,92-15,13-18,13-605,13-6)進行示蹤劑取樣監測分析。監測取樣分析到2009年7月4日結束,歷時121d。監測結果5口井在監測時間內有3口井(92-13,92-15,13-18)見到示蹤劑產出,突破時間在39~104d之間。

圖5-1-15 文13-166井組示蹤劑產出動態監測響應圖

圖5-1-16 文203-47井組示蹤劑產出動態監測響應圖

自2009年3月6日起,對文92-7井組中周圍對應的5口油井(92-13,92-15,13-18,13-605,13-6)進行示蹤劑取樣監測分析。監測取樣分析到2009年7月17日結束,歷時134d。監測結果5口井在監測時間內只有1口井(13-6井)見到示蹤劑產出,示蹤劑產出突破時間在第100d。其他4口井未見示蹤劑產出。

文13-11井組、文92-7井組示蹤劑產出動態監測響應如圖5-1-17。各井組產出示蹤劑油井動態監測情況如表5-1-6所示。

圖5-1-17 文13-11井組示蹤劑產出動態監測響應圖

表5-1-6 各井組產出示蹤劑油井動態監測情況表

施工縫分為哪三縫 混凝土施工縫處理及節點區施工質量控制

摘 要:框架結構施工過程中混凝土施工縫及樑柱節點部位是整個施工的薄弱地方,本文分析了目前常採用的一些施工縫的處理方法,並提出了框架結構節點區是震害常發生的部位,並根據樑柱節點區破壞機理及抗震設計要求,提出了預防樑柱節點區施工質量的措施。從而更好的保證施工質量,達到設計預期的目標。

  關鍵詞:樑柱節點;施工縫;施工質量

  在當代建築中鋼筋混凝土結構是應用最廣泛的結構形式之一。從外觀上看,鋼筋混凝土結構是一個整體,實際上它是從下到上(逆作法除外)分層分段澆築而成的,也就是說,鋼筋混凝土結構中施工縫是大量存在而又無法避免的。施工縫設定不合理或處理不當,會給鋼筋混凝土結構構成嚴重隱患,處理得當,不僅符合規範和設計的要求,而且給施工帶來方便。

  1 確保施工縫質量的幾種方法[1]

  如何提高施工縫介面分二次澆搗的混凝土之間的粘結力和咬合力,使施工縫處混凝土力學效能和抗滲效能等同於其它部位混凝土是需要認真對待的,以下是幾種施工縫處理方法。

  (1)表面清理法:在已澆好的混凝土介面上人工鑿除浮漿及鬆動石子,並清除乾淨,待澆築混凝土時,介面上先澆築同配合比的水泥砂漿,使舊、新混凝土結合牢固,渾然一體。

  (2)插粗骨料法:有些體積較大的混凝土分層分段澆築時,表面浮漿多,易造成施工縫處結合差,此時應準備長尖型小毛石,均勻插入舊混凝土深2/3,外露長1/3,使施工縫處結合牢固,增加抗剪強度。

  (3)插粗短鋼筋法:在澆築舊混凝土時先均勻插入粗短鋼筋,由於粗短鋼筋的存在,使施工縫處混凝土溫度及幹縮變形受到阻礙和約束,於是提高了施工縫處抗拉、抗剪強度。二次澆搗深樑及某些裝置基礎時也往往用此法。

  (4)設鋼絲網法:施工縫處配筋較密集、堵頭模板無法設定時,可採用鋼絲網封堵澆築完畢的混凝土,其作用除能阻擋混凝土流動外,還可以在鋼板網處形成均勻的混凝土凸頭,會大大提高施工縫處混凝土粘結力和咬合力。

  混凝土澆築前先將鋼絲網用鐵絲綁紮或點焊在附加鋼筋上,距離柱邊緣500mm[2]或者距離與樑高相同的樑內,該距離可視混凝土坍落度的大小適當調整。鋼絲網的孔眼在15mm左右。鋼絲網可以作為永久性混凝土模板留在構件中。

  (5)使用補償收縮混凝土:近年來微膨脹劑的發展,使得“後澆帶”、“加強帶”等施工縫的處理變得容易,具體做法為:在後澆帶混凝土中摻加水泥重10%以上的微膨脹劑(具體摻量按試配確定),配製成補償收縮混凝土,基本或大部分抵消了混凝土的溫度收縮變形對施工縫的不利影響,通過後澆混凝土的微膨脹,擠實新老混凝土之間的施工縫。

  (6)當樑、柱的混凝土強度等級不同的時候,如何處理施工縫與節點之間的關係,我國規範並沒有明文規定,通常的處理方法同國外規範比較相似。當柱比樑的混凝土強度等級高出不超過一個等級(5MPa)時,可以將節點核心區和樑板一同澆築,節點混凝土強度與樑板混凝土強度相同。此時,施工縫可以留設在柱腳或者樑底。當柱比樑的混凝土強度等級高出不超過兩個等級(10MPa),且柱四周都有現澆樑時,也可以將節點核心區和樑板一同澆築。這樣處理方便了施工,但是容易造成節點核心區強度不足,所以一般情況下要對框架的節點核心區進行抗震驗算。也有的施工單位,採用節點混凝土強度與柱混凝土強度相同的處理方法。這樣做的弊端是會引起結構構件剛度的改變,不建議採用。而當樑、柱的混凝土強度等級相差比較大的時候,混凝土交接面要設在樑上;同時,節點處的混凝土要遵循“先高後低”的澆搗原則。即先澆築強度等級高的混凝土,再澆築強度等級低的混凝土,嚴格控制在節點混凝土初凝之前澆搗樑板的混凝土。樑板的混凝土建議採用二次振搗法,即在混凝土初凝之前再振搗一次,以增強高、低等級強度混凝土交接面處的密實性,減少混凝土不同強度等級混凝土收縮的差異柱的施工縫可以留設在樑底或者樑板面。當在樑底柱的施工縫上繼續澆築混凝土時,柱內混凝土要澆至板的上表面。在實際施工中,高、低強度混凝土的交接面常留設成垂直面和傾斜面。

  2 樑柱節點區破壞機理[3]及抗震設計要求

  由震害調查可見,樑柱節點區的破壞,大都是由於節點區無箍筋或少箍筋,在剪壓作用下混凝土出現斜裂縫甚至擠壓破壞,造成縱向鋼筋壓屈成燈籠狀。因此,保證節點區不過早發生剪下破壞的主要措施是保證節點區混凝土的強度及密實性,在節點區配置足夠的箍筋。設計樑柱常常採用不同等級的混凝土,施工時必須注意樑柱節點部位混凝土等級應該和柱混凝土的等級相同或略低(相差不能超過5Mpa)。從而實現強節點強錨固。在豎向壓力及樑端柱端彎矩,剪力作用下,節點區存在較複雜的應力狀態。

  進行框架柱的節點實驗可見,節點的破壞過程大致可分為二個階段:第一階段為通裂階段。當作用與核心的剪力達到60~70%時,核心區出現貫通斜裂縫,裂縫寬度約為0.1~0.2mm,鋼筋應力很小(不超過20Mpa),這個階段剪力主要由混凝土承擔。第二階段為破裂階段。隨著反覆荷載逐漸加大,貫通裂縫加寬,剪力主要由混凝土承擔,箍筋陸續達到屈服,在混凝土擠碎前達到最大承載能力。設計時以第二階段作為極限狀態。

  3 預防樑柱節點區施工質量的措施

  (1)嚴格控制前期柱頂澆築標高,可以使其略高於樑底面標高10mm左右,並在樑底模板支設時,及時剔除柱頂面水泥薄膜、鬆動石子等,並沖洗乾淨。

  (2)鋪設的水泥漿不能太稀,砂的級配要合適,要選用中粗砂配製。

  (3)對樑模板在柱、樑交接處的拼裝應儘可能做到嚴密、穩定,並便於拆除。為防止施工中出現模板內移、外傾或下滑現象,可在已澆柱子端部包裹一層油氈、紙袋以後,再支模壓緊,或製作專用包箍或支撐以拉緊模板。

  (4)拆除側模後應及時用鑿子等工具檢查柱頭施工縫[4],注意接頭處混凝土有無孔洞、蜂窩麻面等現象。總之,在混凝土工程施工中,要重視柱、樑交接點處混凝土澆築質量,它不僅直接關係到整個結構的可靠性,而且會影響整個建築物的安全和使用壽命。因此應對施工過程進行嚴格旁站監督和技術指導。只有從各方面進行全面的控制,才能杜絕此類質量事故的發生。

  4 結 語

  本論述根據框架結構混凝土施工縫及樑柱節點部位施工薄弱區進行探討,重點從現行工程實際出發分析了目前常採用的一些施工縫的處理方法,並提出了框架結構節點區是震害常發生的部位,根據樑柱節點區破壞機理及抗震設計要求,提出了預防樑柱節點處施工質量的措施。從而更好的保證施工質量,達到足設計預期的目標。

  參考文獻

  [1] 張福林.鋼筋混凝土結構施工縫處理方法的探討[J].新疆有色金屬,2005.2.

  [2] 胡芳健.框架結構節點不同強度等級混凝土的澆築[J].廣東水利水電,2002(增刊):23-24.

  [3] 玉壽華,黃榮源.建築工程質量症害分析及處理[J].北京:中國建築工業出版社,1986.

  [4] 李峰.混凝土施工縫的質量控制[J].山西建築,2005.4(31)7.

滑坡裂縫的識別與分析

滑坡裂縫的識別與分析

摘要:滑坡是山區常見的地質災害。在滑坡的形成和發展過程中,滑坡裂縫是一種重要的伴生現象。在滑坡野外調查工作中,根據滑坡裂縫的幾何形態、組合關係和力學性質,可以判別滑坡的分佈範圍、滑體厚度、力學機制和發展階段,從而對滑坡的性質和發展趨勢做出客觀的評價和預測,為滑坡災害的監測預警和滑坡的勘察、治理提供重要的依據。本文作者根據其長期野外工作的實踐經驗,就滑坡裂縫的識別與分析問題,提出了自己的一些認識和體會。

關鍵詞:地面裂縫;滑坡裂縫;識別;判定

1 引言

在野外滑坡調查過程中,經常會遇到許多不同規模和不同性質的滑坡裂縫。這些裂縫常常成為判定滑坡規模、分析滑坡形成機制、預測滑坡發展趨勢、指導滑坡監測、治理的重要依據。因此,應將滑坡裂縫調查作為滑坡調查的一項重要內容,進行深入的調查研究。要利用滑坡裂縫對滑坡特點進行分析評價,首先要從滑坡裂縫的正確識別入手。

2 滑坡裂縫的識別

滑坡裂縫是地面裂縫的一種,地面裂縫有多種成因型別;不同成因型別的裂縫所處的地質環境、裂縫的力學性質和組合關係也往往不同。經常可以碰到的有以下5種。

2.1 滑坡裂縫

斜坡上的岩土體在重力作用下,都具有下滑的趨勢。當由於自然或人為因素導致抗滑力減小、下滑力大於抗滑力時,斜坡就會失穩,在滑動體與不動體之間形成地面裂縫。由於滑體內部運動方向和快慢的差異,在滑坡內部也會形成各種裂縫。此類裂縫廣泛見於各類滑坡中。

滑坡裂縫主要出現在斜坡上;力學性質以張性和剪下裂縫為多見,偶見擠壓裂縫。對於土質滑坡,張性裂縫走向常與斜坡走向平行,弧形特徵明顯;剪下裂縫走向常與斜坡走向直交,多數情況下較平直。對於巖質滑坡,裂縫產狀和性質主要受結構面控制。

2.2 地震和活動斷裂形成的裂縫

活動斷裂短時間內快速活動、孕震斷裂在發生地下破裂和地震的同時,常在地表形成裂縫。

這類裂縫主要受構造應力控制,與重力作用關係不明顯;力學性質表現為張性、壓性或水平剪下,但在一定範圍內以某一種力學性質的裂縫佔絕對優勢;組合形態上常呈雁列或連續、不連續的直線狀分佈;裂縫產狀、分佈位置與活動斷裂(或孕震斷裂)的產狀、位置具有明確的對應關係,一般不受地形,裂縫規模較大時可以穿山越嶺。

2.3 人工洞室頂板變形形成的裂縫

人工洞室開挖造成頂板圍巖臨空,當頂板重力超過其自持能力時,就會發生頂板坍落,在地表形成裂縫或陷坑。

這類裂縫僅出現在人工洞室開挖區,坑採礦區尤為常見;裂縫力學性質均呈張性,垂直位移一般大於水平位移;分佈位置不受地形而與人工洞室位置相呼應;組合形式可以是一組產狀相近的平行裂縫,也可以是兩組傾向相反的地塹狀裂縫,還可以是同心圓狀漏斗形裂縫,裂縫形態與下伏人工洞室形態有關。

天然溶洞發生頂板塌陷時,也會在地面形成裂縫。特點與人工洞室塌陷裂縫相類似。

2.4 地下水不合理開採形成的裂縫

開採第四系鬆散層地下水或第四系覆蓋下的岩溶水時,潛水面的快速下降會引起粗顆粒鬆散堆積物的孔隙壓密和溶蝕管道口附近鬆散堆積物流失,進而導致地面沉降、陷落和開裂。

上述原因形成的地面裂縫僅分佈在開採井附近或採水影響區;裂縫力學性質顯張性,一般垂直位移大於水平位移且位移幅度不大;組合形態有環形、弧形和直線形等;地形上,此類裂縫僅出現在山前緩坡地帶、平原和盆地中,裂縫規模大小懸殊。

2.5 岩土體水理性質差異形成的裂縫

膨脹巖、土體的飽水、失水也可以形成地面裂縫。

這類裂縫僅分佈在近地表有膨脹巖、土分佈的地區,受人為工程活動擾動時表現明顯。裂縫力學性質呈張性;裂縫數量多而密集,但單條裂縫規模和位移均較小、形態不規則,一般水平位移大於垂直位移。組合形態呈不規則網狀,巨集觀上顯示較均勻的圖案。

在基岩山坡與山前殘坡積物交界地帶,長時間連續降雨之後,因岩石與土體對飽水、失水作用的反應不同,也常在土/石介面附近形成地面裂縫。這類裂縫通常規模很大,基本沿某一等高線分佈,裂縫走向隨山坡走向婉轉變化。

沙發套不同縫紉方法

沙發套是一種能夠有效地保護沙發表面的覆蓋物,能夠起到增加沙發使用壽命和美化家居環境的作用。沙發套的製作過程涉及到不同的縫紉方法,下面就來介紹一些常見的縫紉方法。

直線縫:直線縫是縫紉中最基本的方法,通常用於連線兩塊面料,像製作沙發套底部時就需要用到這種方法。此外,在製作洞口時也可用直線縫將兩側面料連線在一起。一般情況下,直線縫可用於連線相似的面料,比如同為棉布或同為麻布。

Z字縫:Z字縫是一種具有良好韌性的縫紉方法,常用於製作厚實材料的沙發套。通過交叉縫紉,能夠增強面料之間的連線,使沙發套更加耐用。對於厚實面料的沙發套,使用Z字縫能夠使縫線更加緊密,防止整個沙發套翻起或裂開。

密集縫:密集縫也是一種常見的縫紉方法,用於製作要求高的家居產品。在沙發套製作中,使用密集縫能夠增加整個套子的厚實度,是套子更加立體、更貼合沙發表面。對於厚重的材料,使用密集縫能夠緩解面料之間的壓力,防止材料因縫紉過程中產生的緊張而斷裂。

補丁縫:補丁縫一般用於損壞的面料修補或在沙發套製作時進行裝飾效果。補丁縫能夠將子面料補丁與主面料很好地融為一體,完成修補或裝飾的效果。使用補丁縫時,需要注意選用相似的面料,否則在縫製過程或日常使用中,容易出現不匹配的問題。

總之,沙發套的製作涉及到不同的縫紉方法,根據具體材料和製作要求,我們可選擇相應的縫紉方法來達到最佳效果。

裂縫模型實驗

模型實驗主要模擬地質歷史過程中構造變形及其與之伴生裂縫的產生和演化過程。研究工區中,與裂縫密切相關的構造特徵主要有褶皺和斷層。根據戴旦申和常健民等專家所做的實驗模型,結合西北緣LQJ區構造的特點,選取有代表性的實驗結果進行分析。

1. 背斜實驗模型

選用石蠟和松香為材料製作了構造變形實驗(圖4-1),石蠟塑性較強,加松香可以增加材料的脆性。石蠟和松香的不同比例反映了材料的不同脆性程度。一般選用石蠟松香比例為9∶1或8∶2。同時實驗時溫度也是一個控制引數,實驗溫度範圍是0~30℃。實驗結果表明,該溫度範圍內岩石的塑性有較大的變化。溫度為0℃時,材料的脆性特徵明顯較強;溫度為30℃時,材料的塑性特徵明顯較強。因此,實驗過程中,用石蠟與松香的比例和溫度來調節材料的脆性和塑性特徵。

下面是模擬單層對稱褶皺變形時裂縫的產生過程,實驗總共經歷了5個過程:

(1) 低平褶皺階段:材料兩端受力擠壓,彎曲變形,出現垂向微細裂縫。

(2) 低緩褶皺階段:擠壓力加強,微應變數增加,微細裂縫在頂部發展成張裂縫,張裂縫位置出現在頂部曲率變化較大處,而翼部不出現裂縫。

(3) 低陡褶皺階段1:張裂加劇,縫寬加寬,並向下切,但較大者的數量基本不增加。

(4) 低陡褶皺階段2:應力加大,背斜隆起弧度加大,大張裂縫加劇發展,小張裂縫幾乎無變化,既不加劇,也不增多。

圖4-1 背斜裂縫實驗模型

(5) 高陡褶皺階段:擠壓力增強,兩翼變陡(翼部傾角大於60°),張裂不再下切,而是沿近內弧處的一個薄弱面向翼部轉移。

同理,對於向斜,張裂縫主要發育於向斜外弧曲率最大處。

2. 斷層實驗模型

用相同材料製作斷層位移過程中的裂縫產生過程(圖4-2)。假設已出現一條裂縫,該裂縫面不是單一的平直面,而是一個轉折面,該面切割岩層上半部分。加一定的圍壓,並對模型兩端施加擠壓力,觀察裂縫的形成和演化過程。該過程可用4個階段來描述:

(1) 擠壓初期,斷層兩盤無明顯位移,應力集中在裂縫的消失端附近,斷裂在消失點附近有沿著裂縫面的下傾方向追蹤延伸的趨勢。

(2) 繼續擠壓,斷層兩盤開始發生位移,在消失點附近靠上盤一側開始產生裂縫,為張性縫。縫面不規則,與斷面呈一定角度斜交。

(3) 應力增加,斷層兩盤繼續位移,斷面的上下位置斷距不等,上方斷距大,而下方斷距小。裂縫按原來的方式繼續向下擴充套件,數量增加。先前的裂縫張開度加大。

(4) 壓力加大,兩盤位移量加大,裂縫仍按原來的趨勢擴充套件至岩層底部,先前裂縫繼續張開,這時斷面上下部分的斷距漸趨一致。

(5) 繼續擠壓,在斷層消失點以下出現新的斷裂,斷裂面的延伸與先前斷層的總趨勢一致,裂縫有規律地分佈在新斷裂面的兩側。斷面上下部分的斷距相等。

(6) 持續擠壓,新斷裂產生,並沿新斷面滑動,產生斷層破碎帶,斷面兩側裂縫發育。

圖4-2 斷層裂縫實驗模型

當溫度增加時,即增強材料的塑性,用相同的實驗方法模擬斷層形變時,則斷層兩端裂縫帶變窄。裂縫主要分佈在追蹤斷層向兩端的延伸方向上,而沿斷層面向兩端擴充套件的範圍明顯比脆性岩石窄。

3. 模型試驗中幾個問題的認識

模型實驗是在地面簡單條件下的材料變形的模擬。雖然實驗中儘量考慮了多種影響因素,但難以真實模擬地下複雜地質情況,如材料的力學性質、溫度和壓力,特別是作用時間、次數和多個方向受力等因素是難以和地下真實情況相似。因此,模擬實驗的結果也無法和地下實際情況一致,因而只能作為參考,幫助我們啟發思路。對於實際地質問題需要根據實際情況具體解釋。

(1) 材料力學性質和模擬條件

由於實驗室的材料偏塑性,因此易發生塑性變形,且無合適的圍壓,縱彎褶皺實驗中出現的發育較好的裂縫主要表現為拉張裂縫。而井下實際岩層出現的裂縫卻複雜得多。

(2) 關於斷層與裂縫的關係問題

斷層是由於岩石受力到一定程度後發生破裂和沿破裂面位移的結果。因此,在發生破裂的初期,破裂面附近會產生很多裂縫;在位移的過程中,破裂面會不斷地向運移方向的兩端擴充套件,應力會在擴充套件處集中,從而產生裂縫。往往認為在斷層的消失端是裂縫發育帶。裂縫帶的寬度與材料的塑性特性有關。這一點有可能幫助我們發現和尋找裂縫性油氣藏。

在斷層面附近常有規模較大的斷層破碎帶,實驗室無法模擬這種現象。

當然,也有在很多情況下,斷層面附近並無斷層破碎帶,連斷層面的蹤跡也難以找到。這可能是斷層附近未發育好裂縫,只是一個滑動面;或者斷層附近裂縫和斷層面被完全充填。

另外,實驗模擬時材料的性質較均一,沒有考慮地下岩層的縱向組合情況和橫向的非均質性。如果剖面上岩石的組合為脆性和塑性互層,則脆性層容易發生斷裂,而斷裂面主要消失在塑性層中。在這種情況下,在斷層消失端主要發生塑性變形,而不一定產生好的裂縫。

(3) 關於陡帶裂縫問題

模型實驗過程中翼部或陡帶的裂縫主要是材料彎曲初期產生的一組剪下縫,在變形過程中這些裂縫既沒有張開,也沒有產生新的裂縫。裂縫發生的部位主要集中在彎曲變形最大的位置,其他部位不易產生裂縫。但井下實際地層岩石性質不同,在圍壓的作用下和變形過程中會在不同部位產生各種裂縫。即使在構造陡帶,由於剪下力的作用出現層間滑動,也會產生各種裂縫。

因此,對於裂縫的產生和分佈應根據井下實際情況具體分析,要考慮岩石的力學性質、溫度、壓力、受力的期次、受力的方向和過程以及構造部位等因素。

標籤: 壓性 張性
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