饱和砂岩滞弹性弛豫衰减机理的探索

本文采用从法国引进的Metravib热机械分析仪用正弦波加载方式,首次对四种不同孔隙度的饱和砂岩的衰减进行了实验研究,在5~400 Hz的频率,-50 ℃~100 ℃的温度范围获得衰减的热弛豫规律,由此求得它们的激活能和原子振动频率,其激活能和弛豫时间是处在原子和电子的激活能和弛豫时间之间.可见,在饱和岩石的晶粒间界缺陷处参与扩散的是原子、电子.并得出随孔隙度增大,衰减强度和激活能增大,原子的振动速率加快,弛豫时间缩短.在交变应力作用下,由多种矿物晶体胶结而成的饱和砂岩是一种多晶、多相的固体,由于内部结构复杂,损伤、缺陷广布,弛豫衰减是普遍存在的.饱和砂岩中存在的晶界、相界等许多缺陷,以及缺陷间的相互作用,比如饱和岩石中的饱和液体与岩石骨架之间的作用等等都可以产生弛豫衰减峰,弛豫过程还受晶界上原子扩散所控制.由于饱和岩石中的种种缺陷、相界等等导致上述矿物颗粒或晶界之间的多重弛豫,才使弛豫衰减峰变宽,分布宽度增大.用饱和砂岩中特有的饱和液体及砂岩内部结构的复杂性解释了饱和砂岩的衰减机理,很自然地将其宏观衰减特征与微细观结构紧紧联在一起.衰减及其机理的研究既具有科学意义,对地球物理勘探又具有实用价值.     

饱和砂岩滞弹性弛豫衰减机理的探索

本文采用从法国引进的Metravib热机械分析仪用正弦波加载方式,首次对四种不同孔隙度的饱和砂岩的衰减进行了实验研究,在5~400 Hz的频率,-50 ℃~100 ℃的温度范围获得衰减的热弛豫规律,由此求得它们的激活能和原子振动频率,其激活能和弛豫时间是处在原子和电子的激活能和弛豫时间之间.可见,在饱和岩石的晶粒间界缺陷处参与扩散的是原子、电子.并得出随孔隙度增大,衰减强度和激活能增大,原子的振动速率加快,弛豫时间缩短.在交变应力作用下,由多种矿物晶体胶结而成的饱和砂岩是一种多晶、多相的固体,由于内部结构复杂,损伤、缺陷广布,弛豫衰减是普遍存在的.饱和砂岩中存在的晶界、相界等许多缺陷,以及缺陷间的相互作用,比如饱和岩石中的饱和液体与岩石骨架之间的作用等等都可以产生弛豫衰减峰,弛豫过程还受晶界上原子扩散所控制.由于饱和岩石中的种种缺陷、相界等等导致上述矿物颗粒或晶界之间的多重弛豫,才使弛豫衰减峰变宽,分布宽度增大.用饱和砂岩中特有的饱和液体及砂岩内部结构的复杂性解释了饱和砂岩的衰减机理,很自然地将其宏观衰减特征与微细观结构紧紧联在一起.衰减及其机理的研究既具有科学意义,对地球物理勘探又具有实用价值.     

微粒对多晶冰流变行为的影响——(Ⅱ)滞弹性行为

用反相直接加载的方法研究了微粒对多晶冰滞弹性的影响.结果表明：在较高频率时(1 Hz 和 10-1 Hz),滞弹性应变与应力峰值呈线性关系;在较低频率时(10-2 Hz),其应力/应变偏离线性关系.微粒在高频时(1 Hz)通过阻碍晶界滑移对晶界弛豫产生重要影响,增加了模量和降低了内耗.但微粒对低频时的位错弛豫没有明显的影响.通过滞弹性实验计算了非线性弛豫模型的两个重要参数,计算表明K值约为0.07 Pa,α值约为0.54.     

北天山地区S波非弹性衰减和场地效应研究

采用中小地震的数字观测资料,依据地震观测谱和震源谱、传播路径衰减因子及场地效应的关系式,在对场地效应约束的条件下,反演S波非弹性衰减和软基岩场地效应,确定研究区路径、 场地参数. 该方法确定的参数, 避免了台站地形效应的影响,真实地反映了研究区自由软基岩场地的地震效应和传播路径非弹性衰减的影响. 研究区的平均软基岩场地效应, 在2~4 Hz频率范围为1.5倍左右; S波品质因子为QS=278 f 0.346.这些参数可以直接用于研究区的地面运动随机模拟.      

基于损伤的累积滞回耗能与延性系数

从地震损伤评价出发, 通过分析与推导, 建立了基于位移延性系数的损伤评价模型。 采用四个柱的破坏性试验数据, 运用推导出来的模型进行了柱的损伤程度评价。 考虑到延性系数计算的困难以及其与累积滞回耗能的关系, 通过分析建立起累积滞回耗能与位移延性系数的关系曲线。     

饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性响应

在MTS伺服压机上对不同饱和状态的砂岩、大理岩标本进行了垂直层理和平行层理两个方向的正弦波加载试验,研究了饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性行为. 在最大载荷低于岩石的屈服点时,获得的衰减、杨氏模量、泊松比、波速都表现出显著的各向异性,同时它们还具有较明显的应变振幅效应和频率效应. 随着应变振幅的增大,衰减近似呈线性增长,杨氏模量和泊松比近似呈线性下降. 在0.005-4Hz频段内除衰减不明显依赖频率以外,杨氏模量、泊松比、波速对频率的依赖性都较强; 当频段扩大到15Hz时,这4个参数都表现出较强的频率效应. 饱和岩石的衰减、杨氏模量、泊松比、波速均随饱和液体的黏滞系数增大而增大.     

饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性响应

在MTS伺服压机上对不同饱和状态的砂岩、大理岩标本进行了垂直层理和平行层理两个方向的正弦波加载试验,研究了饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性行为. 在最大载荷低于岩石的屈服点时,获得的衰减、杨氏模量、泊松比、波速都表现出显著的各向异性,同时它们还具有较明显的应变振幅效应和频率效应. 随着应变振幅的增大,衰减近似呈线性增长,杨氏模量和泊松比近似呈线性下降. 在0.005-4Hz频段内除衰减不明显依赖频率以外,杨氏模量、泊松比、波速对频率的依赖性都较强; 当频段扩大到15Hz时,这4个参数都表现出较强的频率效应. 饱和岩石的衰减、杨氏模量、泊松比、波速均随饱和液体的黏滞系数增大而增大.     

糜棱岩的超声波衰减特征及其油气地质意义

糜棱岩是断裂构造带、伸展盆地滑脱层和韧性剪切带中常见的岩石类型.通过对郯庐断裂带南段糜棱岩和类糜棱岩超声波衰减的研究,探讨其衰减特征与岩石组构、弹性波速、封闭性能的关系.结果表明,糜棱岩的超声波衰减特征与岩石内部结构构造、变形变质程度等存在着密切的关系,品质因子Q值对岩石组构及应力应变程度的变化较为敏感,即粒度较细、结构致密、定向构造明显、糜棱岩化程度较高的岩石,其Q值较大,反之则小.糜棱岩还表现出Q值各向异性的特征,且岩石Q值总体上与波速及封闭性能参数(突破压力、封盖高度和遮盖系数等)正相关,封闭性能参数对Q值的变化极为敏感.因此,根据Q值可灵敏有效地判断岩石物性及封闭性能,比较不同盖层封闭能力的相对强弱.     

含黏滞流体各向异性孔隙介质中弹性波的频散和衰减

基于Biot理论,考虑液相的黏弹性变形和固液相接触面上的相对扭转,提出了含黏滞流体VTI孔隙介质模型.从理论上推导出,在该模型中除存在快P波、慢P波、SV波、SH波以外,还将存在两种新横波－慢SV波和慢SH波.数值模拟分析了6种弹性波的相速度、衰减、液固相振幅比随孔隙度、频率的变化规律以及快P波、快SV波的衰减随流体性质、渗透率、入射角的变化规律.结果表明慢SV波和慢SH波主要在液相中传播,高频高孔隙度时,速度较高;大角度入射时,快P波衰减表现出明显的各向异性,而快SV波的衰减则基本不变;储层纵向和横向渗透率存在差异时,快SV波衰减大的方向渗透率高.     

附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点动力循环荷载累积损伤分析

为研究附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点地震损伤演化规律,进行6个该类型构件的动力荷载试验,并分别采用位移型、能量型及位移-能量混合型损伤模型对其进行全过程评价,采用Park-Ang模型分析试件黏滞阻尼器型号、试件类型等因素对混凝土传统风格建筑梁柱节点损伤行为的影响。研究结果表明：附设黏滞阻尼器可显著提升传统风格建筑节点的承载能力、延性性能及耗能能力,结构的抗震性能得到较大幅度的提升;Park-Ang损伤模型与Banon损伤模型适用于传统风格建筑节点损伤演化规律的描述,建议对该类型节点的损伤规律表征选用该损伤模型。黏滞阻尼器型号可在一定程度上影响传统风格建筑的损伤演化发展;设计阻尼力大的试件虽然延性有所提高,但受荷过程中累积损伤也较大。     

Pn波的形成及其衰减特征——对加拿大地盾的研究

尽管Pn波品质因子（PnQ）对上地幔流变性质研究及核试验监测有着深刻含义,迄今它仍然是一个难以准确测定的地震参量.这是因为除了众所周知的影响所有短周期Q的干扰因素外,在所有主要的区域震相中,地震工作者对Pn波的传播模式及几何扩散函数G=d-k中的扩散率指数k了解最少.不同的研究者任意地假定不同的常数k,因此常算出非常不同的PnQ值（例如文献[1]、[2]）.实际上,理论研究已表明,k随频率而变,变化的形式取决于上地幔的速度结构.本文介绍用一推广的逆向双台法同时测定加拿大东部的PnQ和k值.我们的结果表明:1.加拿大东部的Pn波是由一系列的干涉潜波叠加而形成;2.视PnQ（散射和固有非弹性的综合效应）随频率而增加,在15Hz处接近2000.     

含流体致密砂岩的纵波频散及衰减:基于双重双重孔隙结构模型描述的特征分析

致密砂岩普遍具有低孔、低渗及微裂缝发育的地质特征,并且呈现出很强的非均匀性.致密砂岩储层与常规砂岩储层比较,具有明显的岩石物理性质、渗流力学性质方面的差异.致密砂岩内部的非均匀性对弹性波频散、衰减有显著影响,其中包括孔隙结构的非均匀性,即岩石内部孔隙参数的不均一性,以及孔隙内部不相混溶流体的非均匀分布;此外,非均匀性的尺度也决定了波出现显著频散与衰减的频段.综合考虑致密砂岩孔隙结构非均匀性及流体斑块状饱和的非均匀性,本文采用双双重孔隙介质结构模拟了致密砂岩的弹性波响应,分析了同时具备两类非均质性岩石中的波传播特征.调查分析了两组分别来自中国鄂尔多斯盆地苏里格气田及四川盆地广安气田的不同类型致密砂岩储层的岩芯超声波实验数据,给出了岩石样本的弹性波速度频散与衰减曲线.结果显示理论模型预测结果与完全饱和、部分饱和岩石的实验数据吻合良好.对两个地区致密砂岩岩芯数据进行对比分析,苏里格致密砂岩样本总体上比广安致密砂岩渗透率高,在各孔隙度范围内,特征模拟显示苏里格样本的裂隙尺寸明显大于广安样本.广安致密砂岩在低孔隙度范围内发育了更多、更小的颗粒裂隙/接触.致密砂岩的速度频散与衰减结果受流体黏度、晶体破裂及流体斑块状饱和的共同影响.此外,孔隙度越大,部分饱和岩石中斑块状饱和机制对总衰减的贡献越低,与之相对,结构非均质性所占的比重则有所增强.     

Pn波的形成及其衰减特征——对加拿大地盾的研究

尽管P_n波品质因子（P_nQ）对上地幔流变性质研究及核试验监测有着深刻含义,迄今它仍然是一个难以准确测定的地震参量.这是因为除了众所周知的影响所有短周期Q的干扰因素外,在所有主要的区域震相中,地震工作者对P_n波的传播模式及几何扩散函数G=d^-k中的扩散率指数k了解最少.不同的研究者任意地假定不同的常数k,因此常算出非常不同的P_nQ值（例如文献[1]、[2]）.实际上,理论研究已表明,k随频率而变,变化的形式取决于上地幔的速度结构.本文介绍用一推广的逆向双台法同时测定加拿大东部的P_nQ和k值.我们的结果表明:1.加拿大东部的P_n波是由一系列的干涉潜波叠加而形成;2.视P_nQ（散射和固有非弹性的综合效应）随频率而增加,在15Hz处接近2000.