[發明專利]一種走向與邊界相交的傾斜地層物理模型及物理模擬方法

有效

• 申請號: 202010035583.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN113192372B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 劉志娜;孫倩倩;黃顯星;于福生
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張德斌;閆加賀

本發明提供一種走向與邊界相交的傾斜地層物理模型及物理模擬方法。該物理模型為模擬地質構造的砂箱物理模擬模型，包括地層模擬層及走向與邊界相交的模擬傾斜薄弱面。設有走向與邊界相交的傾斜薄弱面的滑塌構造的物理模擬方法包括：在砂箱中構建上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型；砂箱作為邊界部包括支撐底板和設于支撐底板上部的立壁，立壁包括凹槽和與凹槽的開口相對設置的提升門，立壁與支撐底板圍成一個上部開口的空間供地層模擬層以及模擬傾斜薄弱面進行設置；基于建立的物理模型，撤掉砂箱的提升門，地層滑塌產生滑塌構造物理模型，實現所述滑塌構造的物理模擬。該模型適用于研究薄弱面的產狀、位置和尺寸對滑塌構造內部變形特征影響。

技術領域

本發明屬于物理模擬技術領域，具體涉及一種走向與邊界相交的傾斜地層物理模型及物理模擬方法。

背景技術

滑塌構造往往是由于古斜坡發生滑塌后形成的，它是自然界中極其重要的一種地質構造。通過對滑塌構造形成機理的研究，可以推斷區域古地理環境和古構造活動。物理模擬(Griffiths?and?Lane,1999；Liu?and?Koyi,2013；Wei?et?al.,2009)和數值模擬(Lourenco?et?al.,2006；Wang?et?al.,2010)的研究表明，與均質邊坡相比，薄弱面控制著邊坡的邊坡滑動面的位置，并可能引起較大的位移量。以往關于薄弱面對邊坡穩定性影響的研究主要集中在邊坡的斷層模式上，尚未有人對薄弱面的傾角、位置和尺度(厚度)等對散粒體邊坡破壞運動和內部變形的影響進行研究。

因此，亟需一種走向與邊界相交的傾斜地層的物理模擬方法，設計一種設有走向與邊界相交的傾斜薄弱面的滑塌構造物理模擬，以研究不同性質薄弱面對散粒體邊坡破壞運動和內部變形的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠適用于研究薄弱面的產狀、位置和尺寸對滑塌構造內部變形特征影響的走向與邊界相交的傾斜地層物理模型。

為了實現上述目的，本發明提供了一種走向與邊界相交的傾斜地層物理模型，該物理模型為模擬地質構造的砂箱物理模擬模型(砂箱物理模擬模型不包括砂箱本身)，其中，該模型包括地層模擬層以及走向與邊界相交的模擬傾斜薄弱面，走向與邊界相交的模擬傾斜薄弱面設置于地層模擬層中；所述地層模擬層用以實現地層模擬，所述模擬傾斜薄弱面用以實現走向與邊界相交的傾斜薄弱面地層的模擬。在上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型中，所述走向與邊界相交中的走向指傾斜薄弱面的走向或者傾斜薄弱面地層的走向，邊界是指地層模擬層的邊界或者地層模擬層所模擬的地層的邊界。

在上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型中，地層模擬層通常能夠較好的反映實際地層的巖石力學屬性；模擬傾斜薄弱面通常能夠較好的反映走向與邊界相交的實際傾斜薄弱面地層的巖石力學屬性。

在上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型中，優選地，所述模型包括水平地層模擬層以及走向與邊界相交的模擬傾斜薄弱面，走向與邊界相交的模擬傾斜薄弱面設置于地層模擬層中；所述水平地層模擬層用以實現水平地層模擬，所述模擬傾斜薄弱面用以實現走向與邊界相交的傾斜地層的模擬。

在上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型中，優選地，所述走向與邊界相交為走向與邊界斜交。

在上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型中，優選地，所述地層模擬層進一步設有彩色標志層；更優選地，所述地層模擬層設有多個小層，每個小層均設有至少一個彩色標志層，所述彩色標志層用以實現地層模擬層中各個小層的標記。

在上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型中，優選地，地層模擬層的材料包括石英砂或/和微玻璃珠。

在上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型中，優選地，模擬傾斜薄弱面的的材料包括石英砂或/和微玻璃珠。

在上述走向與邊界相交的傾斜地層物理模型中，優選地，所述模擬傾斜薄弱面的材料的內摩擦角應小于所述地層模擬層的材料的內摩擦角。