岩石声弹性理论与应用的研究进展

大量岩石实验证明了岩石声弹现象的存在,即岩石的弹性波波速会随着岩石的应力状态的改变而改变,即岩石的声弹性现象.岩石的声弹性现象为地应力无损检测提供了可能.目前许多研究已经分别给出了岩石声弹性的细观和宏观理论,并初步应用到地应力测量方面.为了促进岩石声弹理论的应用,本文总结了岩石声弹性的细观和宏观理论研究及其在地应力测量方面应用研究的进展.     

粘弹性介质地震波传播特征及反射特征研究

理想弹性介质并不能解决许多复杂的实际问题。在实际介质中,地震波的传播过程存在吸收作用,使地震波能量发生了损耗、频带变窄、相位延迟、频率降低,尤其是高频部份。这种特性可以用传播矢量和衰减矢量来表示,衰减矢量越大,介质的吸收越强。这里通过引入广义平面波、纵横波品质因子以及衰减角,利用应力应变关系和连续性条件,推导了粘弹性介质精确的Zoeppritz方程,并通过求解精确的Zoeppritz方程,分析了粘弹性介质中传播矢量、衰减矢量、纵波反射系数、转换波反射系数与频率、衰减角、入射角、品质因子、速度等物理量之间的关系,详细地了解了粘弹性介质中地震波传播特征及反射特征,为粘弹性介质中储层预测问题的研究提供了理论基础。     

非零偏移距声地层剖面多次波的时距分析及压制示例

基于对符合二维观测的模型中非零偏移距全程多次波时距关系的理论分析可知:无论地下反射界面为水平的还是倾斜的,非零偏移距的全程n次多次波的旅行时总是小于相应一次波旅行时的n倍,但非零偏移距与零偏移距全程多次波的时距差异,随偏移距的增大而增大,而随探测深度的增大而减小。基于该理论分析结论,对在零偏移距假设下计算的多次波旅行时先行调整,使其与非零偏移距的多次波旅行时相对应后再进行压制处理,可获得更高质量的声地层剖面。     

岩石声学参数的实验测量及研究

通过对天然岩芯及人工岩芯的测量,研究２４０ｋＨｚ-１．ＳＭＨｚ频段内的声频散、温度对岩石声速的影响、岩石含水饱和度对岩石声速和声衰减的影响,给出岩石中声衰减与声波频率间关系的最佳拟合,并讨论了裂缝对岩石中声波传播的影响。     

砂土中的强夯振动对周边环境的影响研究

根据砂土中强夯振动结果,分析了砂土中强夯的振动速度衰减规律.研究结果表明:在砂土中强夯引起的振动速度较粘土中小,不会引起周边构筑物的破坏.同时,当夯击点与测点距离R大于50 m时,强夯引起的地基土的振动速度随距离R的变化幅度较小.     

波动方程模拟P ML吸收影响因素分析

地震数值模拟中,完全匹配层( PML)边界能有效地吸收衰减地震波,得到无边界反射干扰的波场快照和地震记录。在前人研究的基础上,进一步分析了分裂完全匹配层( SPML)的衰减机制,通过波动方程模拟,分析了震源主频、空间网格间距、介质速度等参数对SPML边界吸收衰减特征的影响。得到了不同条件下,PML边界对地震波的吸收效果。通过分析对比,得出了震源主频对PML吸收效果无直接影响,空间网格间距与PML吸收效果成反比,高速层PML吸收效果缓慢等结论。并通过Marmousi2模型测算,对结论进行了验证。最后给出了复杂模型、不同尺度数值模拟中SPML参数的选取方法,为地震数值模拟中SPML边界参数的定量选取奠定了基础。     

煤柱-顶板系统协同作用的脆性失稳与非线性演化机制

把坚硬顶板视为弹性梁,把煤柱视为应变软化介质并采用W e ibu ll分布描述它的损伤本构模型,本文对坚硬顶板和煤柱组成的力学系统,用突变理论方法研究了它的演化失稳过程。通过对建立的尖点突变模型的分析发现,系统失稳主要取决于系统的刚度比k与材料的均匀性或脆性指标m值,并给出了失稳的充要条件力学判据和失稳突跳量的表达式。考虑煤柱介质的粘性或蠕变性,建立了系统演化的非线性动力学模型物理预报模型,并给出了根据顶板沉降观测数据反演非线性动力学模型的方法和稳定性判别准则。对木城涧矿根据观测序列进行了动力学模型的反演分析,一个重要发现是:D值在临近失稳时陡增出现峰值而后急剧下降。根据材料损伤与声发射累计计数的对应关系,建立了系统演化过程中声发射率的动力学模型,并进行了声发射模拟分析和分维分析,发现m值与系统的演化路径对系统演化的声发射活动规律及分维特征有重要影响,单纯根据声发射监测和降维现象预报冲击地压是不可靠的。     

蠕变及超声波频率下砂岩的衰减

为了在较宽频域内研究砂岩衰减变化,实验在13.2MPa的初应力水平下,测得了蠕变(1小时~3天)和超声波(470 KHz、700KHz)频率下干燥的大庆、紫蓬山砂岩衰减.发现蠕变衰减随蠕变时间增大而增大,且均大于超声波频率下的衰减,最小相差亦有40%.将衰减与应力作用频率关系转化为衰减与蠕变量关系后,二者线性相关,相关系数大于95%.且据此将蠕变量向超声波频率对应的应变量外推所得的衰减值与实验测得的衰减值符合较好.实验得到的应变量与衰减的线性关系,解释了已有的0.1~1 MHz下衰减近似常量的事实,亦可预测岩石从蠕变破裂所对应的最低频率到MHz频率范围内衰减变化.     

山岭隧道断层错动及地震响应模型试验研究

东非大裂谷处于持续扩张运动中,断层错动和地震作用活跃.对此依托内马铁路2号隧道工程,设计断层错动和地震作用下山岭隧道振动台试验.综合确定长度相似比0.05、密度相似比0.8、弹性模量相似比0.03,设计了一种新型的断层错动装置和隧道震动裂缝声发射监测方法.试验结果表明:断层错动装置较好的模拟了岩层错动,声发射监测技术较...     

预破裂中声波信号参数特性

通过对岩石样品进行变形及破坏试验，研究断裂形成过程中的声发射记录（ＡＥ），以找到能解释地震前兆现象的方法．另外，对试验过程中获得的大量数据及资料进行了数理统计处理．