大尺度混凝土样品中波速比和振幅比变化特征的实验研究

1.引言波速比和振幅比的变化都是孕震区介质性质的变化引起的,因此研究它们的变化特征对于地震预报具有一定的意义。但是目前人们仅限于用小尺度样品研究它们的变化特征,用大尺度样品研究较少。为此,我们对大尺度混凝土样品中波速比和振幅比的变化特征进行了实验研究。本文介绍了主要研究结果,並与小尺度岩石样品的实验结果作了对比。实验中所用     

岩石破裂过程中电阻率变化机理的探讨

受压岩石在破裂过程中,视电阻率会出现明显的变化,其异常形态与实验条件有很大的关系. 实验中对磁铁石英岩样品施加了单轴压缩,岩石的破裂经反复加载和卸载实现,并在岩样的裂隙中注入了食盐溶液. 在实验的各阶段,对样品的主剖面重建出一系列内部真电阻率分布的图像,揭示了介质内的微细结构,从而探讨了视电阻率变化的原因. 实验发现,岩石中裂隙的存在及所含液体的饱和状态,是岩石在主破裂前控制电阻率变化的两个最重要的因素;低应力状态属常态导电过程,孔隙度的变化是主要因素;高应力状态属裂隙表面导电机制,随着破裂面在岩体内部出现,水和孔隙有了完全贯通的平面,多种导电机制都得以发挥作用. 此外,体导电结构的变化在宏观上表现为各向异性和图样有序性的增强.     

视电阻率法测矿井岩石应变实验的初步总结

本实验目的是揭示受力岩石中应力与电阻率的关系,以验证形变电阻率法能否用于地震预报工作。 实验在一离地面深100多米、正在开采的矿坑中进行。视电阻率的测量用四极对称装置,干电池供电,最高电压13.5伏,最大观测均方误差为1-2％。五个测点上贴了电阻丝应变片,以测定岩石主应变的大小、方向以与视电阻率极大值进行对比。应变计的读数值最大误差不超过3-4με。实验中考虑了岩石有严重极化现象的影响。 实验的初步结果表明:岩石的视电阻率和应变值的变化,总趋势相当一致,所以用形变电阻率法来测量应变是极有希望的。对1973年在四川省南坪发生的几次地震进行震例分析的结果,得到同样的结论。 文中对实验中存在的问题,也作了一些讨论。     

受载条件下大型灰岩样品的电阻率前兆特征

用实验方法研究了500mm×500mm×1000mm的大型天然灰岩样品从微裂到大破裂的电阻率前兆特征,对资料的初步分析表明:(1)电阻率异常的时空演化进程与岩石从受力、变形到破坏的整个过程密切相关;(2)电阻率异常的空间分布具有差异性,时间演化具有阶段性;(3)在整个加载过程中电阻率变化有明显的“趋势”异常,岩石大破裂前观测到了“短期”前兆和“临震”突变。这些实验结果为大地震前野外地电阻率法观测资料的物理解释提供了实验依据。最后,利用所观测到的电阻率前兆特征对受载条件下灰岩样品的变形破坏过程进行了初步讨论。     

岩石受压过程中应力反复对电阻率的影响

在岩石电阻率随压力变化的不同阶段,部份地减低轴向压力后再加压(每回总压降约为破坏应力的10%).研究这种特殊的加载方式下,即所谓应力反复对电阻率的影响.结果如下:(1)对高水饱和度岩石,随压力不断增加电阻率变化的总趋势为上升——平稳——下降的变化形态(包括饱和度为100——70%).对低饱和度岩石(实验中饱和度为70%和50%),电阻率变化的总趋势已改变.(2)对高饱和度岩石共作了十一次应力反复实验.除了水饱和度为71%的岩石在压力为30MPa 处,应力反复时电阻率无明显变化外,其余均呈现电阻率的负异常(下降幅度约2%左右),我国地电台在震前观测到的地电阻率变化以负异常为主.实验结果为解释这种负异常提供一种新的可能机制.(3)在电阻率随压力变化的下降段,特别是接近岩石破坏时,应力反复所引起的电阻率负异常与一般情况下出现的负异常相比,有以下三个特征:a)负异常的幅度要大一个数量级(约-20%);b)不仅应力下降时电阻率下降,而且应力恢复时电阻率仍然下降;c)各个方向电阻率变化的差别很大(约10%).以上这三个特征可作为岩石临近破坏的标志.而一般的电阻率负异常可能只与应力反复有关,并不意味着岩石处于临近破裂的危险状态.(4)低饱和度岩石,应力反复可能引起电阻率的正异常.作者还用      

岩样电阻率成像系统

提出一种研究岩石电阻率的成像系统．首先介绍陈列电极的数据采集特点和电阻率图像的生成,然后给出用该系统实际测量砂岩样品的电阻率图像．该系统可以在实验室中对岩石样品电阻率的非均匀分布进行测定,并用图像表示;可以模拟地层的动态条件,测量电阻率的变化,同时给出在相驱方向的压力分布情况．     

岩石破裂实验中的遥感观测与遥感岩石力学的开端

在岩石加载直到破裂的过程中,对岩石的红外辐射进行了遥感观测研究.使用的主要仪器有瞬态光谱仪、智能光谱仪、红外辐射温度计、红外光谱辐射计和红外热象仪.对26种岩石进行了实验.研究表明,岩石的红外辐射温度随应力的增加而增加;岩石的红外辐射波谱的幅值也随应力的增加而增加.岩石的红外热象的观测结果与岩石的红外辐射温度相一致.某些岩石样品破裂主断层形成前,在未来主断层的位置显示出条带状温度异常热象.本实验将遥感学中的最新技术引入岩石力学,以期在岩石力学中建立一个新的研究领域遥感岩石力学(或遥感岩石物理学).遥感岩石力学可望在地震预报,岩爆预报和岩体应力场的测量中得到应用.      

饱水和排水过程中岩石电阻率各向异性特征的电阻率成像法研究

从电阻率的角度研究岩石裂隙介质的各向异性特征是一种方便而有效的方法,但多限于空间单个点上的测量数据分析.通过在砂岩岩样上的饱水与排水实验以及同步进行的高密度电阻率成像监测,探讨了应用高密度电阻率成像法获得图像研究岩石各向异性特征的可能性,分析了饱水与排水过程中岩石电阻率在不同方向上的响应特性.结果表明,电阻率成像法在分析岩石裂隙介质的各向异性方面具有多方向成像和动态监测的优点,可以通过对不同方向上获得的电阻率图像的分析,提取出岩石沉积结构的空间分布模式,清晰地反映出岩石在饱水和排水过程中电阻率变化空间分布模式的各向异性特征.     

用动态岩石电阻率变化各向异性探测岩石破裂前兆和确定主破裂扩展方向

用实验模拟动态岩石的破裂和摩擦滑动过程 ,观测其电阻率变化形态 ,研究电阻率变化与岩石受力的关系 ,国内外的学者曾做过大量实验研究工作 (北京大学地球物理教研室地电组 ,兰州地震大队报室 ,1 978;张同俊 ,1 981 ;陈大元等 ,1 983;赵玉林等 ,1 983;张金铸 ,陆阳泉 ,1 983;张天中等 ,1 985;Brace,Orange,1 968;Kurite,1 986;Teisseyre,1 989) .在实验中 ,学者们发现岩石在受力破裂过程中 ,不光其电阻率形态变化显著 ,而且其方向变化也很明显 .不少学者对电阻率变化的方向性产生了浓厚的兴趣 ,开展了一些这方面的研究工作 . 80年代初 ,陈…     

电阻率各向异性及在地震研究中的应用

地电阻率各向异性广泛存在地壳中,尤其是浅部.因地震、矿山开采、火山喷发以及大型地质构造运动会明显改变地应力场,从而导致裂隙优势排列及裂隙中充填的流体重新分布,最终导致明显的电阻率各向异性.通过监测其变化,不仅可研究和了解地应力场的动态演化过程,还可以作为预测地震,矿震、火山活动和灾害性地质构造运动的依据,并研究它们形成的物理过程和物理机制.本文从室内、野外实验和数值模拟方面对电阻率各向异性的研究进行了概述,阐述了其在地震监测预报研究中的应用.探讨了室内电阻率各向异性岩石实验研究的发展特点,提出了新手段--电成像技术实验研究岩石电阻率各向异性的思路,期望建立研究电阻率各向异性的阵列式观测系统.