有效应力对岩石弹性波速的影响

在围压和孔隙压力作用下,对饱和癸烷砂岩弹性波速随有效应力的变化进行了测试,分析了有效应力对岩石波速影响的基本规律,确定了描述波速随有效应力变化数学模型的基本形式,利用Han和Freund的测试数据,进行了有效应力对波速影响的多元非线性回归分析,得出了干燥和饱和水砂岩的波速模型.对波速随有效应力增大的机理、回归参数的物理意义以及岩石波速应力敏感性的影响因素进行了分析,并讨论了回归模型在孔隙度、孔隙压力、地应力和微裂隙反演中的应用.     

水库蓄放水对库底岩石介质弹性波速影响的数值模拟

为了解水库水体加、卸载及渗透过程中,库底岩石介质有效应力变化对弹性波速的影响,以及弹性波速变化与孔隙压力、有效应力变化之间的定量关系,以四川省紫坪铺水库为例,在前期已建立库区地质构造与水文地质结构模型,并推导出岩石介质变形与流体渗流耦合数学模型的基础上,进一步建立了有效应力对岩石弹性波速影响的数学模型,利用有限元方法定量计算了库底岩石介质的孔隙压力、附加有效应力和弹性波速的变化。结果表明:在水库水体加、卸载及渗透过程中,地下岩石介质弹性波速增量值的变化并不明显,最大变幅仅为±0.013km/s,变化范围主要集中在库底5km以上的局部区域;弹性波速增量值与附加有效应力变化同步,与水库水位变化形态相似;不同观测点弹性波速变化量的大小与埋藏位置、深度及附加有效应力的变化幅度有关,同一观测点,弹性纵波波速变化幅度大于弹性横波波速。文中数值模拟的结果与一些学者通过环境噪声方法获得的紫坪铺水库附近区域相对波速变化的反演结果在变化形态上大体一致,但变化幅度略有差异。     

利用声发射和波速变化判定岩石损伤状态

对岩石受单轴压缩损伤过程中的声发射和超声波波速进行了同步测量,对比分析了声发射和波速随损伤过程的变化规律。研究表明,岩石损伤过程可分成几个阶段,不同阶段声发射和声波波速变化呈现不同特征;利用超声波波速的相对变化能够稳定可靠地鉴别岩石的"加载强化"与"加载弱化";声发射b值对裂隙的非稳定扩展更加敏感,可以作为岩石失稳预警参数;岩石声发射和波速都对损伤具有记忆性,重复加载下的声发射和超声波波速变化可提供更丰富的岩石损伤状态信息。     

岩石波速温度和压力系数的测量方法及其应用

概述了高温高压实验技术在研究地球深部物质组成和结构等方面所起的作用，认为它是把地球物理模型同地球深部物质组成结合起来必不可少的一个中间环节，通过分析典型的试验结果，介绍了在实验室测定岩石波速温度系数（ρ↓V/ρ↓T）P、压力系数（ρ↓T／ρ↓P）T和岩石本征波速（VO）的方法，以及运用它们进行波速外推的原理，结合前人工作实例，阐明了将此技术与地质及地球物理研究结合，为地球物理测深资料的解释提供实验约束的研究思路，针对在前人工作中实验参数及实验结果存在差异的现象，着重探讨了实验条件和流程对实验结果的影响，认为，在用回归方法计算（ρ↓V／ρ↓P）T时，通常应在大于300MPa的压力段上采集实验数据，以消除岩石内部先存微裂隙的影响；在计算（ρ↓V／ρ↓P）T时，为抑制热裂隙的产生，还应满足不小于1MPa/℃的压力增量；另外，测定（ρ↓V／ρ↓T）P时，实验温度不宜太高，以避免引起岩石内部的矿物相变和物态变化。     

岩石的初动隐伏效应对波速测量的影响

为了提高波速测量精度，关键是测准波的到时，对波形曲线的试验表明，随着测量装置放大倍数的增加，除了波的振幅增加之外，还观测到波的到时前移现象，这就给波速测量带来了较大误差，在实测数据的基础上，就隐伏效应和量化误差的机理进行了分析，认为是隐伏效应和量化误差的共同作用，引起了波的到时的不稳定，而问题的实质是整个测量系统的阻尼衰减，最后就提高波速的测量精度提出了两点建议。     

中国大陆岩石标本在高压下的弹性波速的初步研究

对10种岩石的20个试件和1个氯化银试件测得了高压下纵波和横波的速度,其中3个试件的纵波测至20,000公斤/厘米~2。发现压力高于4000公斤/厘米~2以后,速度基本上随压力呈直线变化,但当压力高于10,000公斤/厘米~2时直线的斜率逐级降低。在横波速度测定中,为提高脉冲初至到时的测定精度,在发射和接收端分别加入耦合电路。利用S波波列的多点测量外推方法有效地提高了测量精度。最后对结果作了细致的误差分析。     

中国大陆岩石标本在高压下的弹性波速的初步研究

对10种岩石的20个试件和1个氯化银试件测得了高压下纵波和横波的速度,其中3个试件的纵波测至20,000公斤/厘米~2。发现压力高于4000公斤/厘米~2以后,速度基本上随压力呈直线变化,但当压力高于10,000公斤/厘米~2时直线的斜率逐级降低。在横波速度测定中,为提高脉冲初至到时的测定精度,在发射和接收端分别加入耦合电路。利用S波波列的多点测量外推方法有效地提高了测量精度。最后对结果作了细致的误差分析。     

岩石构造对声发射统计特征的影响

利用一套最新型的全波形、宽动态声发射观测系统,对两种不同构造的花岗岩在三轴压缩变形实验中的声发射活动进行了对比研究。二者在声发射空间分布,声发射与体积扩容的对应关系,声发射频谱特征及频度能级统计参数等方面均有明显差异。这表明,岩石构造对声发射的基本统计特征有显著的控制作用。其原因在于岩石构造的差异造成变形方式和变形过程的不同     

岩石中裂纹对弹性波速度的影响

本文在常温常压下,对岩石中的层理,裂纹或裂缝引起的弹性波速变化特征进行了实验研究,并通过简化的人工裂缝模型,研究了裂缝密度和相对位置的变化对波速的影响取得了一些有意义的结果。     

高温高压实验弹性波速研究及其地球动力学意义

本文在收集，整理国内外有关高温高压实验岩石，矿物弹性波速研究资料的基础上，对高温高压实验弹性波速研究的目的，内容进行了概述，并对国内外这一领域研究的历史，现状及有关实验技术方法进行了综述，其中重点介绍了我国在高温高压岩石波速研究方面的进展及所取得的成就，并对高温高压弹性波速研究的地球动力学意义进行了讨论。     

高温高压下岩石波速与地壳深部的物质组成

通过对高温高压下岩石波速实验资料的综合研究得出：岩石波速及速度各向异性可用于确定地壳深部各层的组成和界面性质;岩石波速随构造环境而变化;同一波速层由成分和成因上不同的岩石组合而成利用统计分析后的高温高压波速数据,建立了42组ρ-Vp（密度-速度）关系式及深部岩石判别图解     

高温高压下岩石波速与地壳深部的物质组成

通过对高温高压下岩石波速实验资料的综合研究得出：岩石波速及速度各向异性可用于确定地壳深部各层的组成和界面性质;岩石波速随构造环境而变化；同一波速层由成分和成因上不同的岩石组合而成利用统计分析后的高温高压波速数据，建立了42组ρ-Vp（密度-速度）关系式及深部岩石判别图解     

不同性质岩块构成的样品破裂前的波速变化

用超声脉冲法研究了不同性质岩块构成的样品破裂前的波速变化。样品为长方形大理岩板,中心镶嵌大理岩、辉长岩、花岗岩,砂岩圆块。实验表明,样品破裂时裂纹穿过低强度镶嵌岩块而绕过高强度镶嵌岩块。在第一种场合样品破裂前,镶嵌岩块內波速变化显著,在第二种场合样品破裂前镶嵌岩块內波速变化不大。穿过两种岩石界面的波速测量表明,波速下降的起始点提前到样品破坏应力的60%左右。样品破裂前波速总的变化趋势是下降,但不是单调下降而呈现起伏。这说明介质不均匀性会对岩石破裂前的波速变化规律产生不可忽视的影响。     

实验室声发射三维定位及标本波速场各向导异性研究

根据慢度离差法的基本原理,给出由遗传算法确定ＡＥ空间位置、发生时刻及慢度离差５个的具体方法。结合实验条件,通过数值试验对定位误差等问题进行探讨,并对真实ＡＥ定位的误差分布给出统计上的圈定。数值试验结果表明,算法具有较高的精度和较好的收敛性及稳健性;探讨数量及布设方式对定位结果的优劣有影响,４个以上探头有记录时,即可得到理想的结果;大的定位误差主要来源于台陈外部少数“ＡＥ”的结果。到时测量的随机误差     

实验室声发射三维定位及标本波速场各向异性研究

根据慢度离差法的基本原理,给出由遗传算法确定AE空间位置、发生时刻及慢度离差5个参量的具体方法。结合实验条件,通过数值试验对定位误差等问题进行探讨,并对真实AE定位的误差分布给出统计上的圈定。数值试验结果表明,算法具有较高的精度和较好的收敛性及稳健性;探头数量及布设方式对定位结果的优劣有影响, 4个以上探头有记录时,即可得到理想的结果;大的定位误差主要来源于台阵外部少数“ AE”的结果。到时测量的随机误差小于最小测量时间单位的50%时,平均有97%的“AE”定位误差分布在3 mm 范围内,小于物理不可分辨精度(探头直径)。     

岩石破裂中的光声效应

在实验室条件下研究了花岗岩样品受单轴压缩破裂过程中的光和声发射效应,所得可见光谱轮廓与空气分子的光谱相似,但具有能量高于紫光的成份。除在主破裂时有大的光脉冲和声发射外,在主破裂前也记录到弱的光脉冲,它们与大的声发射率有同步现象。     

岩石破裂中的光声效应

在实验室条件下研究了花岗岩样品受单轴压缩破裂过程中的光和声发射效应,所得可见光谱轮廓与空气分子的光谱相似,但具有能量高于紫光的成份。除在主破裂时有大的光脉冲和声发射外,在主破裂前也记录到弱的光脉冲,它们与大的声发射率有同步现象。     

华北地区典型岩石在1万巴压力下的密度和弹性波速度的实验研究s

利用高压三轴容器,对华北地区九种典型岩石的密度和弹性波速度随压力的变化关系进行了实验研究。实验的最高压力达到10,500巴。实验中利用电阻应变片测量岩石的体积变化从而得到密度的变化。用高频脉冲法测量了弹性波速度。由得到的密度参数和波速参数计算出高压下岩石的声阻抗。根据体应变和波速随压力变化的曲线估算了岩石的体积模量,裂纹孔隙度,裂纹闭合压力,波速达到稳定变化时的压力以及波速达到稳定变化时的值与常压下的波速值的差。对这些参数在地学及爆破工程上的应用进行了简单的讨论。     

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震——主震——(余震)型地震序列类型的可能性.