重塑砂质含气沉积物的声响应特性与模型预测分析

作     者：黄林 王勇 邹大鹏 赵程 陈楷文 HUANG Lin;WANG Yong;ZOU Dapeng;ZHAO Cheng;CHEN Kaiwen

作者机构：同济大学土木工程学院上海200092 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 广东工业大学机电学院广州510006 桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林541004 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2022年第47卷第1期

页      面：61-68页

核心收录：

学科分类：070704[理学-海洋地质] 0709[理学-地质学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51979269,51779017,41776043) 武汉市应用基础前沿项目(2020010601012181)资助 

主　　题：衰减系数 初始应力 气体含量 声学特性 海洋沉积物 界面反射 声学模型 声衰减 

摘      要：海洋沉积物中气泡的存在对沉积物的声学特性有显著影响。为实现在实验室内对不同初始应力条件下含气沉积物的声学特性测量,研制了一套可用于土工三轴仪的双探针声学测量系统,基于CT扫描试验获得重塑含气砂样品中气泡群的尺寸分布,确定其共振频率范围。试验结果表明:细砂沉积物声速随气体含量的增加呈指数型降低,衰减系数随气体含量的增加呈指数递增,初始应力的增加会导致沉积物声速变快,声衰减变小。沉积物中气体含量0%~1.18%,测量频率250 kHz,有效围压100 kPa时,声速为1745~976 m/s,衰减系数为57~224 dB/m;有效围压200 kPa时,声速为1773~1011 m/s,衰减系数为41~192 dB/m。利用已建立的含气沉积物声学模型对试验结果进行预测对比,分析表明含气沉积物的声学模型除需考虑气泡的赋存状态和声波在沉积物固、液、气中的界面反射外,还需考虑沉积物所处的原位应力条件。