不同入射频率下超声波横波在砂岩中的传播特性研究

岩石中超声波横波声学参数与力学参数密切相关，利用超声波横波传播特性可以反演岩石力学参数，但目前相关研究成果较少，因此需要深入开展岩石中超声波横波传播特性的研究。本文以灰砂岩、红砂岩和黄砂岩为研究对象，开展50 kHz、100 kHz和200 kHz频率下超声波横波传播试验；提取波速、主频和最大幅值等声学参数进行砂岩中超声波横波的传播特性研究；通过归一化处理，分析了3种声学参数对弹性模量变化的敏感性。结果表明，在3种砂岩中，横波波速、主频都随入射频率和弹性模量增大呈非线性递增趋势，最大幅值随入射频率呈降低趋势，而弹性模量和入射频率对3种声学参数变化率的影响呈现出不同规律；整体分析发现最大幅值对砂岩弹性模量变化的敏感性最强，基于最大幅值建立了砂岩弹性模量的估算公式；基于波形、信噪比、相关性的综合考虑，建议今后采用50 kHz作为砂岩超声波横波测试的入射频率。研究成果可以为超声波测试技术的发展提供参考。