某地下工程围岩的声波频谱特性

对某地下工程围岩进行声波测试,利用FFT方法进行信号的频谱分析,得到围岩声波的频谱特性。结果表明,声波传播过程中携带了反映岩体固有特性的信息,声波的频谱在一定程度上反映了岩体的结构、构造、完整性等特征;完整岩石的声波频谱以高频为主,裂隙岩体的声波频谱以低频为主;比较岩石与岩体声波测试的频谱差异,可对岩体质量的好坏进行判断。     

基于声波频谱特征的岩体爆破累积损伤效应分析

为深入揭示岩体爆破累积损伤效应及其与岩体声学特性之间的内在联系,在某地下工程围岩中进行了10次小药量爆破,并开展了岩体损伤现场声波测试。基于快速傅立叶变换(FFT),探讨了声波在爆破损伤岩体中传播时的衰减特性,分析了声波主频、频域内最大振幅等岩体声学参数随爆破次数不断增加的变化特性,同时探讨了围岩松动圈厚度、声波换能器间距、爆心距等因素的影响。研究结果表明,随爆破次数增加,岩体爆生裂隙不断增加和扩展,声波信号中的高频成分不断被吸收,低频成分所占比例增加,主频向低频方向偏移,频谱曲线畸变程度增加;声波主频比和频域最大振幅比均呈非线性降低趋势,频域最大振幅比对岩体爆破损伤的敏感性高于声波主频比;随爆心距增大,岩体声波频谱变化程度逐渐减弱。声波换能器间距越大,声波主频变化越大,频域内最大振幅衰减变化越显著。研究成果对于丰富和完善岩体爆破累积损伤效应声学研究方法具有一定的参考意义。     

国内外土壤环境调查声波钻机研究进展及发展探讨

主要论述了声波钻进技术在理论以及应用方面的研究进展。阐述了声波钻进技术的发展历程;其次调研并对比了国内外声波钻机代表机型,分析得出国内同类钻机存在的不足。分析了声波钻机在土壤环境调查中的应用,可满足不同地层的连续完整原位弱扰动采样要求。探讨了声波钻机研发方向,如高频声波动力头双振子结构和复合橡胶减振材料的研发,以稳定达标150 Hz高振频并增强动力头寿命;抗疲劳、抗冲击铬钼合金材料的研发,以解决高振频下钻具疲劳损伤问题;故障诊断识别和自动修复、远程无人化操作和挥发性有机污染物在线监测系统的研发,以提升高频声波钻机的智能化和自动化水平。     

新型超声波钻探设备的建模分析

目前,对宇宙中生命迹象的探索是世界各国所关注的最重要的目标之一。美国宇航局研制了由超声波或者声波驱动器驱动的一系列超声波／声波钻头／取心器（USDC）设备,用来进行空间探测并提取岩石、冰与土壤样品,以及进行原位分析。此设备在声波频率下,超声波压电驱动器驱动中间的自由质量块,进而冲击钻头来进行采样。基于此设备的运行过程,分析了超声波激发器的原理过程,主要是自由质量块与激发器的反应过程,变幅杆顶部与自由质量块的碰撞过程,自由质量块与钻杆的碰撞过程。初步建立了USDC内部各部分相互作用的模型。     

声波速度与注浆固结体单轴抗压强度关系的试验研究

为将声波速度应用于注浆质量检测中,就声波速度与注浆固结体单轴抗压强度之间的关系进行了研究。在扼要介绍了室内声波测试方法的基础上,重点论述了利用回归分析方法,研究声波速度与注浆固结体单轴抗压强度的相关关系,并给出了声波速度与注浆固结体单轴抗压强度关系的数学模型。      

南海神狐海域含水合物地层测井响应特征

分析了南海北部神狐海域含天然气水合物沉积层声波速度及密度的分布特征和变化规律,并通过对比DSDP 84航次570号钻孔含天然气水合物层段测井资料,总结出神狐海域含水合物地层的测井响应规律特征:神狐海域含水合物地层存在着明显的高声波速度、低密度特征,地层密度随声波速度的变化并不是单一的反比例关系,总体趋势上随声波速度的升高而降低;含水合物地层高声波速度值主要集中在197~220 m段,饱和度值在15%~47%之间,低密度值集中在200~212 m段,分布在水合物饱和度大于20%的地层内;含水合物地层声波速度平均值为2 076 m/s,其上覆和下伏地层的声波速度平均值为1 903 m/s和1 892 m/s,所对应的地层密度值分别为1.89 g/cm3、1.98 g/cm3和2.03 g/cm3,声波速度受孔隙度和饱和度的共同影响,地层密度受水合物饱和度影响较大;从水合物上覆地层到声波速度最高值段,声波速度值增加了9.1%,相对应的地层密度值减少了4.55%,从水合物声波速度最高值段到下伏地层,声波速度值减少了8.86%,相对应的地层密度值增加了7.41%。这些测井响应特征,可用来识别地层中天然气水合物,并可以用来计算水合物的饱和度,同时结合其他地质和地球物理资料,确定水合物层的厚度、分布范围,计算天然气水合物的资源量。     

TTI介质拟声波方程数值模拟

TTI介质qP波数值模拟方法因为考虑了倾角因素,可以比VTI介质qP波数值模拟方法更加准确地描述各向异性介质中地震波场的传播规律。文中用拟声波方程对TTI介质中的地震波场进行了高阶有限差分数值模拟,在改进衰减函数分布方式后,通过坐标变换,利用改进的完全匹配层(perfectly matched layer,PML)边界控制方程对波场边界进行吸收处理,取得了良好的效果;然后分析了拟声波方程数值模拟中的稳定性问题,并对波场中的伪横波进行压制。通过对不同模型的数值模拟,验证了文中使用的TTI介质拟声波波动方程的稳定性以及所采用的PML边界控制方程的可靠性和适用性。     

功率声波影响煤层甲烷储运的初步探讨

分析了功率声波对煤岩介质孔隙率和渗透率的影响规律及作用机理。结果表明,功率声波能够增加煤的孔隙体积,提高甲烷在煤层中的渗透率;功率声波对煤岩等介质的主要作用机理有机械作用、激波作用、定向作用、热效应、空化作用,使煤岩层产生微裂缝,改变煤岩的孔隙结构,降低甲烷气体的粘度,从而为煤层甲烷开发提供了一种新的思路。      

南海神狐海域天然气水合物声波测井速度与饱和度关系分析

利用南海北部神狐海域A站位的地震和测井资料综合分析神狐海域含天然气水合物沉积层的声波测井速度及水合物饱和度的分布特征和变化规律,并对水合物饱和度的理论计算值和实测值进行对比分析,同时对水合物稳定带的纵波速度特征与饱和度的关系进行了综合研究。结果表明：神狐海域A站位的水合物层厚度约20 m,纵波速度在1 873～2 226m/s之间,水合物饱和度在15.0%～47.3%之间变化,水合物饱和度值相对较高;受海底复杂地质因素的影响,根据岩心孔隙水的氯离子淡化程度实测的水合物饱和度随声波速度的变化并不是单一的正比例关系,而是随声波速度的升高而上下波动,波动幅度在10%～20%之间,总体趋势上随声波速度的升高而升高,并集中分布在理论曲线附近;利用热弹性理论速度模型计算并校正后的水合物饱和度随声波速度的增加而有规律地增加,水合物饱和度的理论计算值与实测数据比较吻合,说明所建立的岩石物理模型正确,模型参数选取合理。根据声波速度计算水合物饱和度这一方法可扩展到整个研究区域,并为研究区的水合物资源量评价提供基础数据。     

测井资料评价次生孔隙的方法、原理及实例

结合高邮凹陷地区实际地质情况,在地质、地震及岩芯分析的基础上,对次生孔隙的成因机制从测井角度进行了分析讨论。主要从以下几方面研究1)利用整个井段的声波测井资料可以识别成岩阶段,划分次生孔隙发育的起始层段;2)分析利用声波孔隙度与密度、中子孔隙度差值求取次生孔隙度的适用条件和范围,依条件的不同进行方法的选取;3)利用声波-电阻率幅度差法量化烃源岩中有机质含量,分析有机质经过热解后产生的有机酸对砂体产生的溶蚀作用,判断由此导致的次生孔隙发育请况;4)利用声波时差辨识异常高压层段,分析次生孔隙的发育和保存。以上方法经过实例验证,效果明显。     

The Software Content of RSM-08 Data Acquisition and Processing System

For the purpose of in conjunction with the usage of the RSM-08 instantaneous signal processor, which was developed and made by our institute, useful software has been designed. In which the theory and methods of “digital signal analysis” have been applied. To the realized program, such as time measuring and amplitude measuring of acoustic waves, stress-strain analysis and microcomputer communication etc. , have been introduced. Also special stress has been laid on the introduction of the structure, algorithm and programming of data acquisition and processing program.     

四阶Δ-Σ过抽样电路原理及其在微弱地学信号检测中的应用

传统的测量电路无法解决诸如海底大地电磁场这样微弱地学信号的检测问题。近几年诞生了一种称之为ΔΣ的电路理论以及相应的硬件芯片 ,给微伏级的弱信号检测开辟一条新的技术路径。文章介绍与地学探测有关的一种ΔΣ电路类型 ,该类型以低频段微弱信号为检测对象。采用系统理论和电路分析方法对ΔΣ原理作了较深入的讨论 ,阐明这种电路技术对提高微弱信号观测的分辨率是有效的。结合海底大地电磁探测中的信号采集问题 ,介绍了在仪器中把多路的被测模拟量变为数字量的技术过程。经对实际采集的海底信息的频谱曲线进行分析 ,证实所采用的ΔΣ技术以及多路信号采集的电路方案是合理的。     

基于LabVIEW的岩石阻抗分析仪控制程序设计

针对人工测量岩石复电阻率难以实现的困难, 在Windows 98 操作系统下, 采用LabVIEW6i图形化编程语言和VISA标准, 开发了Hp4194A 岩石阻抗分析仪的控制程序, 实现了该设备的扫描方式设置、显示参数设置、补偿参数设置及数据采集。与常规人工测量时间约60 min相比, 自动测量时间缩短到2 s, 保证了岩石复电阻率实验的正常进行。     

活动态金属离子测量(MMI)在金山金矿及外围勘查中的应用

为扩大新疆伊宁县金山金矿外围金矿资源量,开展了活动态金属离子(MMI)测量,在已知金矿体及外围获得多个显著的MMI异常。通过已知金矿体之上MMI法及常规土壤化探示矿信息对比,发现MMI指示隐伏矿体效果更好。结合异常区控矿断裂构造网络等找矿信息,推断宽沟异常区成矿条件与金山金矿床相似,预测伊尔曼得西-宽沟是新疆金山金矿床外围最佳找矿靶区。据MMI成果部署实施钻探验证,在黄土和火山碎屑岩层厚度达100 m之下发现厚10～30 m的缓倾斜金矿体。     

Optically stimulated luminescence dating of fluvial deposits: a review

Optically Stimulated Luminescence (OSL) dating allows age determination of sediments deposited during the last glacial-interglacial cycle. This relatively new technique therefore enables chronological frameworks to be established for fluvial deposits that often cannot be dated by other means. The OSL signal of quartz and feldspar minerals is reset by light exposure during fluvial transport, and builds up as a result of ionizing radiation after burial of the minerals. Incomplete resetting of the OSL signal because of inadequate light exposure in the fluvial environment can result in age overestimations, especially for relatively young samples. Methods used for the detection of incomplete resetting, or poor bleaching, are reviewed. It is argued that technique s measuring the OSL signal from small subsamples (aliquots) are most promising for detecting poor bleaching and for obtaining the true age for a sample in which not all grains had their OSL signal completely removed at deposition. Quartz should be the mineral of choice, because it has been shown to yield the most reliable results and because its OSL signal is more rapidly reset than that of feldspar. Aliquot size should be small, with aliquots ideally consisting of a single grain of quartz for samples in which the majority of grains are poorly bleached. Using single-aliquot dating of coarse-grain quartz, age offsets between zero and a few thousand years have been found for modern fluvial deposits. The validity of single-aliquot quartz OSL dating has been demonstrated by application to known-age samples, but for the older age range (>˜13 ka) further proof of the accuracy of the method is essential. The application of quartz OSL dating to investigations of fluvial deposits opens a new realm of possibilities to be explored, as is highlighted by some examples of geological applications.     

利用CAD技术对岩心复位的研究

目前获取定向岩心结构面向空间状态参数的方法主要有复位实测法，作图求解法和公式计算法。这3种方法在利用测斜数据时，存在一些不可避免的误差。采用Auto CAD二次开发工具Visual Lisp开发出岩心产状测试程序，利用计算机测量数据的精确性，直接测出岩心产状参数，提高精度。     

Improvement in the interpretation of stress measurements by use of the overcoring method: development of a new approach

Determination of the state of the initial stresses in a rock formation is still one of the most important and complex problems in geotechnics. The over-coring method of measuring the stresses is one of the measurement methods most frequently used in geotechnics. It has been shown to be highly suitable for measuring the stresses in “hard and sound” rocks. However, applied to rocks which have a partialy elastic behaviour the method comes up against many problems the biggest of which are: (1) the non-elastic behaviour of the rock; and (2) the presence of natural fractures or those caused by the overcoring operation. These problems make it impossible to obtain correct deformation measurements which can be interpreted in terms of stresses. To overcome these problems, a new method has been developed based on the use of the deformations recorded at the start of the overcoring tests this method is the subject of the present article.     

断层电子自旋共振定年中石英信号强度的影响因素分析

电子自旋共振(ESR)是一种利用矿物在地质环境中的累计辐射能进行测年的技术方法,它采用的测年矿物石英广泛分布,并具有记录断层作用良好的计时零点,是同位素测年的重要补充。ESR信号强度是决定ESR年龄精确度的关键因素,但是各种参数条件对测量结果的影响方式及其程度缺乏系统研究。本文以取自断层带石英的一种顺磁中心——E’心为研究对象,运用单因素重复性实验方法,分析石英ESR定年中5种影响因素与ESR信号强度的相关关系。结果表明,微波功率、调制幅度、扫描宽度是影响ESR信号强度的主控因素,样品管方位及直径对测量结果影响不大。微波功率0.02~0.1 m W、调制幅度0.25~0.4 Gs可作为精确测量断层泥石英E’心普适性的参数区间,过大或过小的扫描宽度均不利于ESR测量,可利用在大扫描宽度条件下先预扫描再精细扫描的方法确定合适的扫描宽度,重复测量后求取平均值可有效降低测量误差。利用本文提出的参数区间及其确定的方法测量断层泥石英的E’心信号强度,能显著提高ESR测量精度。     

通用同位素标准化程序及在Sr、Nd同位素分析上的应用

固体元素的同位素在热表面电离质谱计上分析时,会产生同位素分馏,使得同位素比值测量的重复性和测量精度都受到局限。而在同位素地质学中,有时所遇到的样品之间的同位素比值差别很小,以致被测量过程中的同位素分馏所掩盖,使同位素地质方法的应用受到限制。     

Apparent OSL ages of modern deposits from Fåbergstølsdalen,Norway: implications for sampling glacial sediments

The application of optically stimulated luminescence (OSL) dating within glacial settings can be limited where sediments have not had their OSL signal fully reset by sunlight exposure. Heterogeneous bleaching can result in age overestimations, and although it is recognized that certain depositional settings are more likely to have experienced sufficient sunlight exposure to bleach the OSL signal, no comprehensive study has empirically investigated the processes of sediment bleaching, or the variability in bleaching between deposits of the same type and within the same glacial catchment. A suite of modern glacial and glaciofluvial sediments from Fåbergstølsdalen, southern Norway, have been analysed to explore the controls that sedimentary processes and depositional setting have on bleaching of the OSL signal of quartz. There is considerable variability in the residual OSL ages of similar modern deposits, which reflects high sensitivity of the OSL signal to sediment source, sedimentary process, transport distance and depositional setting. Overdispersion values are greatest for the sediments which have been most heterogeneously bleached and these sediments have the lowest residual ages. Sampling strategies that incorporate sufficient consideration of the depositional framework of sample settings can minimize the effects of unbleached residuals on OSL age determinations.