偏移成像与希尔伯特变换在地质雷达探测隧道裂隙流水通道中的应用

隧道施工容易破坏岩溶裂隙水流通通道,导致局部性的地下水位急剧下降和地表水的干涸,严重影响隧道周围居民生活.地质雷达是隧道工程中常用的地球物理仪器,当应用该仪器进行勘探时,如果勘探表层存在密集钢筋干扰就会导致深部病害难以识别.工程中应用地质雷达在隧道内探测隧道路面地下水分布时,由于隧道路面表层存在的钢筋网的影响,导致雷达数据剖面深部振幅较小,异常难以识别.本文首先进行了地质雷达二维有限差分数值模拟方法,研究了表层密集钢筋对深部含水裂隙通道识别造成的影响情况,并通过对模拟数据进行偏移成像和希尔伯特振幅变换处理,压制了表层强反射的干扰,研究了含水裂隙通道的典型异常特征;最后以郴宁高速公路某隧道为例,应用本文提出的方法,压制了隧底路面下密集钢筋的影响,准确探测出了含水裂隙通道的空间分布情况,证明本文提出的方法的可行性.     

利用地质雷达圈定浅部地层

为了调查浅部地层和确定雷达技术性能及其适用性，我们在四个测点上进行了地质雷达测量。所有测量均使用一套基本模拟记录系统和８０ＭＨｚ的单一天线，所有测点都有较好的地层控制，以利于评价雷达的效果，四个测点的介质成分和范围都有明显差别，在俄州西南部冰冻区的高地农场上的测点，富含粘土的土壤覆盖了较浅的基岩，雷达剖面上的一些土壤层位能够辨认出来，但仅到１．４ｍ深，在俄西南部的砂砾采石场上绘制出超过４ｍ深的不饱     

利用全方位P波属性进行裂缝检测的地震方法

胜利油田存在着一种特殊的裂隙性油气藏,即泥岩裂隙油气藏。由于该类裂隙储层的孔隙度很小,岩石物性参数变化不灵敏,并表现出很强的各向异性,因此,其勘探难度很大。到目前为止,国内外还没有一套成熟的地质、物探、测井及钻井等资料综合分析的裂隙方位、分布、密度的识别方法。本文在研究国外裂缝检测方法的基础上,提出了波阻抗随方位变化(IPVA)的新方法,结合罗家地区的泥岩裂隙地震地质特征,研究了利用多方位 P 波资料检测定向垂直裂缝的地震采集、处理和识别方法,对不同共中心点 CMP 位置的全方位 P 波资料在速度随方位变化(VVA)及振幅随方位角变化(RVA)研究的基础上,进行波阻抗随方位变化(IPVA)的研究,用于识别裂缝的分布、走向及密度。经罗家地区实际资料的应用,见到了初步的效果,证明该方法是潜力较大的高角度裂隙的定量检测方法。     

受压岩石裂隙相互作用导致破裂的机理

应用伪张力法，研究了在压应力状态下岩石内部任意多条随机微裂隙的相互作用和扩展聚集机理．即在受载岩石裂隙的相互作用下，形成一个裂隙较易聚集的方向，岩石的宏观破裂与此方向有关．给出了岩石宏观破裂判据，并确定了破裂面的方位．指出库仑准则所确定的初始剪切破裂方向仅为本文的一个特例．作为实例分析了雁形裂纹的形成和扩展机制．     

地质雷达资料的分析：波传播速度的测定

用地质雷达（ＧＰＲ）测深法也许能够检测出地下地质结构内毫米宽的不连续性，如裂隙，但是，根据野外资料确立一种电磁波传播速度的规律以便解释雷达数据和确定这些间断面的深部的位置却不是一件容易的事情，为了使不同场地的雷达探测资料得到最佳解释，我们的注意力转向精度问题，通过提高精度来确定电磁波的传播速度，在一花岗央采石场，借助４０ｍ深的钻孔岩心，根据正常时差校正，我们能够评价速度范围的分析，我们描述了轻度华     

三维探地雷达技术在道路塌陷空洞探测中的应用

道路塌陷空洞一直是威胁交通安全运行的重要隐患,对道路塌陷空洞的探测方法进行研究具有重大的现实意义。研究工作通过实例探讨三维探地雷达（GPR）对道路塌陷区进行探测的方法技术及其应用效果。为查明道路塌陷空洞的空间分布特征,在塌陷区布设了共23条测线,1.0 m×0.5 m的三维测网并进行数据采集;通过对雷达数据进行处理,获得不同测线、不同方向的三维雷达剖面。结合地质情况对上述图件进行综合分析与解释,准确地查明塌陷空洞的位置、埋深及发育程度;经开挖验证,解译结果可靠。工程实践表明,三维探地雷达技术可以快速、高效地应用于道路塌陷探测中,其探测结果可为塌陷区后续施工以及安全防治提供参考。      

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.     

岩石应力对钻孔附近的弹性波波速的影响

目前,地球物理学界普遍采用岩石的细观力学模型来解释岩石的声弹现象(即岩石应力状态的改变会造成岩石的弹性波波速的改变),认为岩石内部的微裂隙分布和取向在加载应力的作用下会发生改变,使岩体的宏观物理性质发生变化,从而影响到岩石的弹性波波速.     

裂隙非均匀分布岩石中的电位及视电阻率计算

计算了在均匀高阻介质中含有低阻裂隙的岩石的电场分布，并由此推导出裂隙非均匀分布的岩石中视电阻率的计算公式．结果表明，裂隙的埋深、规模、走向（平行或垂直视电阻率测线）以及真电阻率等，对视电阻率的观测和计算结果都有不同程度的影响．本文结果对视电阻率法用于地震分析预报提供了一种有效的计算方法．      

工程VSP技术在三峡坝区中的应用

通过对长江三峡枢纽工程坝区白岩尖１井的工程ＶＳＰ测试，在采用四分量采集、双子波监控和复杂波场的波形识别等技术的基础上，提出反映岩石特性的多种动弹模量，综合解释井口周围复杂的花岗岩岩体内部风化带分布和裂隙及岩脉充填分布．     

用孔隙、裂隙介质弹性波理论反演岩石孔隙分布特征

"孔隙、裂隙介质的弹性波动理论"描述了介质中孔隙与裂隙相互作用的弹性波特征,已被广泛用来模拟和解释实际岩石的声学性质.本文将该理论进一步扩展,用以描述孔隙与多形态裂隙体系的相互作用.扩展理论的一个重要应用是模拟实验室流体饱和岩石在压力加载条件下的弹性波速数据,利用不同形态的裂隙在压力作用下产生的波速变化来反演裂隙的纵横比分布谱.对高孔渗砂岩、致密砂岩和花岗岩岩芯数据的反演结果清晰地反映了不同岩性的岩石中裂隙的纵横比分布特征,且与这些岩芯的扫描电镜分析结果一致.本文的研究不仅为扩展理论提供了实验验证,而且给出了一种分析岩石孔隙结构特征的有效方法.     

极端冰雪条件下的顺层岩质边坡滑移稳定性分析

推导了典型岩石边坡在极端冰雪条件下的滑移稳定系数的表达式;通过计算分析,揭示了岩石边坡滑移稳定系数随裂隙内水深、坡高、坡角、滑面倾角等因素变化的规律及与冻深的关系,并绘制岩石边坡滑移稳定系数与边坡几何要素之间的关系图。研究表明,当考虑极端冰雪灾害影响时,岩石边坡滑移稳定系数发生较为明显的变化：随裂隙饱水程度、坡面角、主滑面倾角的增加而降低,随主滑面抗剪强度的减小而降低;裂隙饱水程度越高、坡体高度越低、坡面角越小、主滑面倾角越大的边坡的滑移稳定系数,对裂隙冰冻胀力的反应越敏感。     

地质雷达在加拿大曼尼托巴省皮纳瓦怀特谢尔研究区深成岩断裂…

在加拿大核废料处理计划中，地质雷达（ＧＰＲ）已经用来测绘加拿大地质花岗岩和片麻岩内的构造特征，野外结果进一步证实了理论上的分析，在含有淡水或稀释地下不的近地表低电导率的岩石中，信号的用穿透工超过６０ｍ是可能的，在更大的深度上（大于４００ｍ）由于与地盐质地耳水有关的电导率的升高，其有效探查距离急剧下降（低于２０ｍ）。地质雷达已经成功地运用于钻井和露头的测线上，本文介绍了怀特谢尔（ＷｈｉｔｅＳｈｅｌｌ     

捷克地下储存系统基岩的不稳定性问题（英文）

地下储存系统在全球范围内在地热能、或放射性废物处置方面正用于天然气(CH_4)地质储存、CO_2地质处置。我们引入一个复杂的方法检测在深地质地下储存库基岩不稳定性所带来的风险。有关地下空洞引起的基岩不稳定性的研究和讨论了许多年。在捷克的波希米亚地块(中欧)在地质和构造上均很复杂。长期的地质和采矿研究,自然和诱发地震、氡的放射,和花岗岩的性质为在捷克放射性废物处置的潜在存储地提供了有用的信息。另外,捷克,140 Bq m~(-3)平均浓度氡是世界上平均氡浓度最高的。基岩不稳定性可能从微观特征的出现,如粒度、矿物的取向,和微裂缝。任何地下储存设施的建设必须考虑储存的物质和地质背景。在捷克,花岗岩和花岗岩是最好的地下储存地。微裂缝网络与及其迁移是岩石特殊情况,其变化甚大。此外,基质的孔隙度也影响岩石的机理。任何地下存储网络位置的选择必须十分仔细。作者认为,一个特定地点研究一组复杂的参数要从微观到宏观,岩石类型以确保在施工、操作过程中以及封闭后存储仍然是安全的,稳定的。     

两种基桩无损检测方法的比较

通过一个工程实例，对比了应力波反射法和地质雷达仪检测基桩的效果，阐明了地质雷达检测基桩桩身质量的独特优势。     

大青山高级变质岩中复晶石英条带成因的显微构造和流体包裹体证据

大青山高级变质岩中复晶石英条带是地壳深部变形的特征性显微组构, 记录了地壳深部变质变形作用信息. 边界平直的复晶石英条带平行片麻理分布、延伸稳定, 穿切周围其他矿物颗粒,内部包有透镜状、定向排列的细粒围岩矿物颗粒, 条带末端经常出现分叉现象. 流体包裹体分析结果表明, 复晶石英条带中流体包裹体类型复杂, 分布不均, 它们无论在成分和物理条件方面与麻粒岩相条件下捕获的包裹体明显不同. 依据显微组构和流体包裹体分析, 复晶石英条带是富SiO₂流体沿着平行片麻理的显微裂隙充填形成的, SiO₂来源于变形岩石内部. 流体存在对岩石流变特征、破裂作用和石英条带形成起着重要的作用.     

致密油岩石纵波频散及衰减特征研究:实验观测及理论模拟（英文）

非常规油气资源-致密油在中国有广泛分布,致密油储层孔隙类型多样、结构复杂。本文对12块致密油岩石样本开展了超声波实验测量,根据记录的纵波波形,利用谱比法估算了岩石在饱和不同流体时的衰减,结果显示大部分致密油样本在饱气状态下的纵波衰减强于饱水及饱油情况,并且,纵波衰减与岩石渗透率有较好的正相关性。基于扫描电镜分析结果,采用三重孔隙结构模型描述致密油岩石,正演模拟了致密油岩石的波传播特征。基于BIOT理论、BIOT-RAYLEIGH双重孔隙介质理论和三重孔隙模型对比讨论了致密油岩石的纵波速度频散和衰减规律,结果显示BIOT理论和BIOT-RAYLEIGH理论均无法解释该组致密油岩石样本的衰减特征规律,而采用三重孔隙结构模型的预测结果和实验结果能够达到很好的吻合。统计分析了致密油岩石的实验测量结果和模型参数,可推断在5-10%孔隙度范围内致密油岩石含更多的微裂隙,且在高孔隙度范围微裂隙尺寸更大。在不同孔隙度范围内,微裂隙和黏土包体体积比率相近,但微裂隙尺寸明显大于泥质尺寸,微裂隙体积模量低于泥质体积模量。     

压力及流体对岩石孔隙结构与黏弹性的影响规律研究:理论模型及实验观测

地质成因和构造/热应力导致地壳岩石中的孔隙结构（裂隙和粒间孔）的变化.影响岩石黏弹性的因素包括压力、孔隙度、孔隙中包含的流体和孔隙几何形状等.相对于岩石中的硬孔隙,岩石黏弹性（衰减和频散）受软孔隙（裂隙）的影响更大.本文选取三块白云岩样本,进行了不同围压和流体条件下的超声波实验测量.利用CPEM（Cracks and Pores Effective Medium,裂隙和孔隙有效介质）模型获得了岩石高、低频极限的弹性模量,并通过Zener体（标准线性体）模型将CPEM模型拓展到全频带而得到CPEM-Zener模型,用该模型拟合岩石松弛和非松弛状态下的实验数据,本文得到平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度以及纵波速度和品质因子随频率的变化关系.结果表明,饱水岩石的平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度均高于饱油岩石,随着压差（围压和孔隙压力的差值）的增加,饱油岩石中的裂隙首先闭合.并且压差在70 MPa以内时,随着压差增大,岩石的平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度在饱水和饱油时的差值增大,此时流体类型对于岩石裂隙的影响越来越显著,此外,对饱水岩石,平均裂隙纵横比随压差增加而增大,这可能是由于岩石中纵横比较小的裂隙会随压差增大而逐渐趋于闭合.在饱水和饱油岩石中,裂隙孔隙度和裂隙密度都随着压差增加而减小.通过对裂隙密度和压差的关系进行指数拟合,本文获得压差趋于0时的裂隙密度,且裂隙密度随孔隙度增大而增大,增大速率随压差增加而降低.针对饱水和饱油的白云岩样本,CPEM-Zener模型预测的纵波频散随压差增大而减小,此变化趋势和实验测得的逆品质因子随压差的变化关系基本一致,由此进一步验证了模型的实用性.本研究对岩石的孔隙结构和黏弹性分析以及声波测井、地震勘探的现场应用有指导意义.     

低频地质雷达新技术在滑坡勘查中的试验研究

滑坡地质灾害在我国西北、西南广泛分布,传统的滑坡调查是采用地面调查结合钻探、槽探、坑探等方法进行.采用高性价比的地球物理手段进行滑坡勘查,对查清滑坡结构、探索其成灾机理和地质灾害评估及预警有重要意义.本文研究目的旨在探索研究低频地质雷达方法在滑坡勘查中的应用效果,为地质灾害调查提供实用技术手段.通过理论分析和野外试验,建立了滑坡正演模型,得出了滑坡典型电磁波传播特征,并在西北和西南几处滑坡上开展了野外试验,分析了黄土滑坡和基岩滑坡的雷达剖面特征,给出了地球物理解释.试验结果表明:低频地质雷达技术能够划分滑坡地层结构,对滑面深度和滑床形态准确刻画,对落水洞位置准确定位,这充分证实地质雷达是一种实用有效的地质灾害调查与评价技术手段.     

应力或热疲劳对花岗岩凯塞效应的影响

对花岗岩进行反复加压和加热来模拟岩石在漫长的地质历史进程中，经受反复多变的应力和热的作用，使岩石内部受损伤，从而导致岩石记忆性能的丧失。用岩石凯塞效应确定岩石曾受过的地应力和热状态时需要排除干扰