双轴压缩下干操与饱水岩石中超声衰减的实验研究

本文在分析前人研究成果的基础上,建立了岩石试件双轴加载超声波衰减测试系统,编制了数据处理用的程序。作者用脉冲传播频谱比方法,对砂岩和辉绿岩试件进行了声波衰减与应力关系的实验研究,通过近百次实验,取得了一些有价值的数据。 实验结果表明,在双轴压缩下,Q值随差应力的变化规律,不同于单轴压缩下或静水压力下,Q值的变化规律。在一定的侧压力下,声衰减的Q值随主应力增加而迅速增加,到一定压力后,Q值反而略有下阵,直至极限应力时,Q值趋于稳定值。另外,随恻向应力的增加,Q值随主应力增加而增加的幅度逐渐变小。对不同的岩石Q值随差应力的变化率与岩石种类、孔隙率和饱水度有关。 本文介绍的声衰减测量方法,可以在岩体工程的应力测试和岩石力学研究中推广应用。     

超声波速度和衰减的综合测量装置

本文描述新研制的一台高精度的超声波速度和衰减综合测量装置,它将脉冲叠加法,脉冲回波重合法和回波选通比较法都组合在一套仪器内,可自动地连续测量声时的微小变化,精度达2×10~(-7);可手动地测量声波渡越时间的绝对值,精度达2×10~(-4);可自动地连续测量超声波在煤质内振幅的衰减量及其随外界(如温度,应力等)的变化,在30dB的范围内精度达到1×10~(-2)。声速和衰减的测量值由数字显示。     

用非饱和三相孔弹模型研究浅层土壤中地震波的传播特性

研究浅层土壤中声波耦合的地震波的传播特性, 用于声波探雷技术的机理分析. 根据浅层土壤具有孔隙度和可压缩性的特点, 利用非饱和三相孔隙介质中的地震波模型, 研究了土壤孔隙度、含水饱和度等参数对地震波传播特性的影响. 计算结果显示: 在给定的参数条件下, 地震波的传播速度和衰减系数均随频率的增加而增加; 纵波的传播速度随孔隙度的增加而减小, 横波的传播速度随孔隙度的增加而增加; 地震波的传播特性随含水饱和度的增加变化比较复杂. 通过对计算结果与已发表实验结果的比较分析, 讨论了解析方法的可行性, 为声-地震耦合机理及其在声波探雷研究中的应用提供了一定的理论基础. 关键词： 声-地震耦合 地震波 孔隙度 声波探雷     

声波在球状准周期多层介质中的传播

运用转移矩阵方法研究了声波在准周期球形多层介质中的传播，与周期性结构比较它具有不同结构的通带和禁带，且随介质层数的增加声波衰减速度变慢。声波透射系数还随介质厚度的改变发生周期性的变化。     

饱和砂岩的滞弹性弛豫衰减特征及微观机理的探索

应用Metravib热机械分析仪,以饱和岩石进行正弦波加载的方式, 分别对三种不同孔隙度的泵油饱和彭山砂岩、泵油和甘油饱和自贡长石砂岩进行了衰减实验研究,得到衰减的热弛豫规律.据此规律求得它们的激活能和原子振动频率, 其激活能和原子的振动频率比间隙原子的激活能和振动的频率低, 此现象用饱和砂岩中产生的缺陷原子簇的整体振动比单个或孤立的原子的振动频率低做出了解释. 在饱和岩石的晶粒间界缺陷处参与扩散的是固体原子、液体及气体原子. 并得出随孔隙度和黏滞系数增大,衰减强度和激活能增大,原子的振动频率增高,弛豫时间减小的结论. 在正弦波应力作用下,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、缺陷广布,产生弛豫衰减是普遍现象.砂岩中存在点缺陷、位错、 晶界及孪晶界面等许多缺陷及缺陷间的相互作用都可以产生弛豫型衰减峰. 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观结构紧密连在一起.饱和砂岩中的各种缺陷、 相界等会导致多重弛豫,使它们的弛豫衰减峰变宽,分布参数增大.这项研究既具有理论意义,也具有实用价值.     

0.5～4.0 GPa、100～300 ℃条件下辉长岩弹性波速及衰减特征

 报道了100～300 ℃、0.5～4.0 GPa条件下辉长岩纵波速度（v_P）和横波速度（v_S）,并且根据品质因子（Q_P、Q_S）的变化讨论了该条件下辉长岩的物性特征及其地震地质意义。实验结果表明：压力为0.5～4.0 GPa时,固定温度下辉长岩v_P、v_S、Q_P、Q_S随压力增大而递增,并且在0.5～2.3 GPa压力范围内它们随压力的变化率比在2.3～4.0 GPa范围内的大;固定压力下,温度从100 ℃增至300 ℃时,辉长岩v_P、v_S、Q_P、Q_S呈线性下降趋势。进一步分析得到：在0.5～2.3 GPa压力下,随着压力的增加辉长岩样品不断被压缩,样品的连续性变好,弹性加强,弹性波衰减变小,波速与Q值升高;在2.3～4.0 GPa压力下,样品被压密,样品接近连续弹性介质,弹性波衰减很小,波速与Q值的变化速率变小;在温度为100～300 ℃条件下,辉长岩样品内部以膨胀为主,样品密度变小,弹性波速与Q值呈线性下降趋势。研究结果表明,在岩石圈内构造应力局部集中会导致岩石Q值增大,岩石破裂、热物质局部聚集会导致岩石Q值降低,这也解释了地震前后观测到的震源区Q值的类似变化。     

泵油饱和砂岩黏弹行为的实验研究

通过Metravib热机械分析仪, 用固定静载为100 N、 正弦波动载荷为60 N的应力-应变实验方法, 在温度为-50---175 ℃, 升温速率为1 ℃/min, 频率为1---1000 Hz的条件下, 对泵油饱和长石砂岩、 彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验, 研究了饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、 耗散角、 杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的变化规律. 取得了随频率增高饱和多孔岩石的衰减峰和耗散角峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律, 并求得弛豫峰的激活能和跃迁频率, 以饱和砂岩的特点对此作出了解释. 发现岩石中矿物离子置换时的相变内耗峰, 并用动态观点解释了该相变峰. 还获得杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降、 随频率增高而增大的频散效应, 随温度升高频散效应有减弱的趋势. 该研究结果对理论模型研究具有指导意义, 对地震资料的解释具有实用价值.     

压力作用下石英砂岩的热红外光谱变化与敏感响应波段

在实验室对石英砂岩进行单轴压缩加载,利用红外光谱辐射计(观测波段8～14μm)对加载过程中试样的红外光谱辐射变化特征进行观测,研究岩石红外辐射对应力响应的敏感波段。实验结果显示,当岩石被加载时,红外光谱随之发生变化,但不同波段变化特征不同,在8.0～11.5μm范围(尤其在8.6～9.1μm)石英砂岩的红外光谱辐射强度随载荷增加而增加,二者间近似呈两次曲线关系,且光谱辐射强度的"信噪比"较高;在其它波段光谱辐射强度与载荷的相关性差且"信噪比"较低。由此表明,8.0～11.5μm是石英砂岩红外辐射对应力响应的敏感波段,也是岩石应力与灾变红外遥感监测的优势波段,而最佳监测波段是8.6～9.1μm。     

岩石等非线性介观弹性固体材料的谐波特性的超声研究

岩石、混凝土等非线性介观弹性固体材料显示出与经典的非线性声学不同的非经典非线性声学现象,比如滞后现象、离散记忆等.本文实验研究了超声波在岩石材料中产生的基波、二次、三次谐波随声源幅度的依赖关系,研究了岩石的超声衰减,与金属材料的进行了对比;并且将浸水后的混凝土与浸水前的混凝土的超声谐波特性进行了对比,对此实验现象作出了定性的解释.此研究有利于岩石等非线性介观弹性固体材料的无损检测的研究.     

岩石等非线性介观弹性固体材料的谐波特性的超声研究

岩石、混凝土等非线性介观弹性固体材料显示出与经典的非线性声学不同的非经典非线性声学现象，比如滞后现象、离散记忆等。本文实验研究了超声波在岩石材料中产生的基波、二次、三次谐波随声源幅度的依赖关系，研究了岩石的超声衰减，与金属材料的进行了对比；并且将浸水后的混凝土与浸水前的混凝土的超声谐波特性进行了对比，对此实验现象作出了定性的解释。此研究有利于岩石等非线性介观弹性固体材料的无损检测的研究。