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地球科学进展 2001年第3期16卷 382-386页

作者：岳兰秀谢鸿森周文戈中国科学院地球化学研究所地球动力学开放研究实验室贵州贵阳550002

阐述了弹性波衰减的研究成果 ,简单介绍了频谱振幅比法和干涉测量技术的弹性波测量方法 ,并分析了它们的优缺点。描述了引起弹性波衰减的原因 ,主要包括岩石颗粒边界的接触方式、岩石裂隙之间的流体和高温对弹性波衰减的影响。弹性波衰... 详细信息

阐述了弹性波衰减的研究成果 ,简单介绍了频谱振幅比法和干涉测量技术的弹性波测量方法 ,并分析了它们的优缺点。描述了引起弹性波衰减的原因 ,主要包括岩石颗粒边界的接触方式、岩石裂隙之间的流体和高温对弹性波衰减的影响。弹性波衰减的研究对于解释岩石的物理性质和地球内部的结构具有重要的地球物理意义。

关键词：高温高压弹性波衰减衰减机理

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塔里木西南缘下地壳低速层的成因:斜长角闪岩的纵波速度和衰减的限制

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地质地球化学 2003年第3期31卷 13-19页

作者：岳兰秀谢鸿森刘丛强刘永刚中国科学院地球化学研究所

在1 0GPa,室温～1200℃条件下,测量了新疆库地地区斜长角闪岩的纵波速度(Vp)和品质因子(Q值),得出在1 0GPa恒压下,Vp和Q值随温度和深度的变化关系。结果显示,Vp和Q值随温度的升高而下降,观察实验样品并结合Vp和Q值与熔体含量的关系,发... 详细信息

在1 0GPa,室温～1200℃条件下,测量了新疆库地地区斜长角闪岩的纵波速度(Vp)和品质因子(Q值),得出在1 0GPa恒压下,Vp和Q值随温度和深度的变化关系。结果显示,Vp和Q值随温度的升高而下降,观察实验样品并结合Vp和Q值与熔体含量的关系,发现部分熔融是影响Vp和Q值变化的主要因素。依据实验结果,并结合区域上压力梯度和温度梯度资料计算了Vp和Q值随深度的变化。结果表明Vp和Q值先随深度的增加而缓慢增大,在32km左右开始突然减小,表明开始出现低速层。结合温度和熔体含量的关系得出,低速层的出现可能是部分熔融的结果。塔里木及周边地区的地震测深以及地震反演的结果也显示,在相同的温度和压力条件下,地壳内部32～44km的范围内存在低速层,同时高温高压的实验结果与阿拉木图地区的Vp值相当一致,可以推测塔里木西南缘下地壳的岩石成分中含有斜长角闪岩。

关键词：斜长角闪岩高温高压纵波速度弹性波衰减部分熔融下地壳低速层塔里木盆地

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硬岩介质中微震信号的时空演化规律研究

硬岩介质中微震信号的时空演化规律研究

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作者：李贲武汉工程大学

学位级别：硕士

在矿山微震监测中,如何准确定位微震震源是微震监测技术有效应用的技术难题。通过对微震信号的传播理论进行深入研究,可为微震震源定位方法提供理论指导和依据。在微震信号传播理论和现场研究方面,国内外学者已取得较多成果,但对微震信... 详细信息

在矿山微震监测中,如何准确定位微震震源是微震监测技术有效应用的技术难题。通过对微震信号的传播理论进行深入研究,可为微震震源定位方法提供理论指导和依据。在微震信号传播理论和现场研究方面,国内外学者已取得较多成果,但对微震信号在硬岩介质中的时空演化规律研究不够明晰。为探究硬岩介质中微震信号的时空演化规律,本文主要做了以下工作:（1）为了精确、快捷构建硬岩介质微振动颗粒流数值模型,研究采用BP神经网络处理颗粒流程序中平直节理模型的宏细观参数映射关系。（2）借助颗粒流程序构建花岗岩微振动传播仿真模型,采用经验模态分解（EMD）对信号去噪,使用幂函数拟合微震信号在硬岩介质中的能量衰减规律;同时开展室内试验进行验证。（3）应用声发射测试装置,对微震信号在花岗岩不同传播距离处的全波进行了测试和分析,探讨传播距离对弹性波振幅衰减幅度的影响;通过统计振铃计数,分析微震信号在花岗岩中的振铃计数变化规律;通过快速傅里叶变换得到信号的频域信息,分析微震信号在花岗岩中的频谱演化规律。（4）通过弹性波衰减测试以及单轴压缩试验,探讨了硬岩介质物理力学参数:弹性模量、泊松比、密度、单轴抗压强度、单轴压缩密实阶段拟合确定系数（R）与弹性波衰减的品质因子Q的关系。本文的研究成果主要有:（1）采用BP神经网络得到颗粒流程序中平直节理模型的宏细观参数映射关系,能在使用颗粒流程序模拟硬岩介质时全面考虑宏细观参数,同时提高细观参数标定精度,可为模拟硬岩介质时标定细观参数提供更加简明精确的方法指导。（2）基于颗粒流理论和平台,应用平直节理模型构建花岗岩仿真模型,有效模拟出微震信号在花岗岩中的衰减规律。所建立的花岗岩震动传播颗粒流仿真模型以及距离反演数学模型结构简单计算方便,在一定距离范围内反演精度较高,可为震源定位提供一种新思路。（3）微震信号的振幅在花岗岩中的传播随着传播距离的增大,其衰减呈现出负指数函数的变化,衰减速度与衰减系数α有关。微震信号在花岗岩中传播时,随着传播距离的增加,超过门槛值次数大致呈对数函数减少。在传播过程中,微震信号的衰减速率与频率成正比,在高频段信号衰减速率更大。（4）微震信号在硬岩介质中传播时,频率对于纵波振幅衰减的影响较大,且不同岩样的品质因子Q值在20-180k Hz、280-500k Hz频率范围内均呈现出随频率增大而升高的趋势。同一种岩石的波阻抗与其品质因子线性相关,表明对同一种岩石而言,品质因子Q主要与其内部颗粒物之间的紧密程度有关,内部颗粒物之间越紧密,品质因子Q越大。通过弹性模量、泊松比、密度所计算出的理论波阻抗与实测波阻抗有一定差异,对于同一种岩石而言,其差异率与Q值满足幂函数关系,Q值随差异率增大而减小,且减小趋势逐渐放缓。对于不同类别的岩石,弹性模量与单轴抗压强度的比值与Q值满足幂函数关系。单轴压缩的密实阶段线性拟合确定系数（R）可作为评价自然状态下岩石的弹性指标,Q值随R增大而增大,且增速逐渐递增。

关键词：微震信号弹性波衰减数值模拟时空演化

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应力条件下含缺陷岩体中弹性波传播的研究

应力条件下含缺陷岩体中弹性波传播的研究

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作者：周伟达中国科学技术大学

学位级别：硕士

弹性波测试技术是采矿工程、地质勘探、地震探测和水利隧道工程等诸多领域常用的技术之一。弹性波在岩体中的传播不仅受到内部结构的影响,还与其所处的应力场息息相关。所以在实际工程中,考虑应力场对弹性波波速和衰减的影响是十分必要... 详细信息

弹性波测试技术是采矿工程、地质勘探、地震探测和水利隧道工程等诸多领域常用的技术之一。弹性波在岩体中的传播不仅受到内部结构的影响,还与其所处的应力场息息相关。所以在实际工程中,考虑应力场对弹性波波速和衰减的影响是十分必要的。本文结合理论和实验,研究了岩体内缺陷边界应力和岩体外载荷作用与弹性波的联系。本文首先进行了载荷作用下三种不同复杂介质的不同频率声波的测试,揭示了弹性波在含不同内部结构的介质中的传播规律。利用EPS混凝土模拟含孔洞的岩体,研究了孔洞尺寸和含量对弹性波波速的影响;通过钢纤维增强水泥砂浆的声波实验,探讨了声波在既含孔洞又有夹杂的介质中传播的规律。同时,引入了一种相对波速的方法揭示了波速与频率和载荷的关系;基于泡沫铝压缩过程中孔洞变形易于观察的特性,应用数字图像相关方法得到全场应变,然后使用weibull分布函数进行拟合,将weibull参数和波速变化相联系,建立了孔洞-应力-波速三者间的关系。基于单椭圆裂纹模型,引入缺陷内边界应力条件,模拟岩体中存在不同缺陷内含物的情况。根据应力是否随裂纹张开位移改变,将内边界应力条件分为等应力边界条件和等刚度应力边界条件,应用模型计算研究了不同应力边界下弹性波速和衰减的规律。发现等应力作用只影响低频区的波速和衰减,使低频区波速产生频散;等刚度的应力作用时,低频区、瑞利散射区和共振散射区的波速和衰减都受到影响。通过在主裂纹附近配置一个与之成特定方向位置的次裂纹,考虑两裂纹间相互作用,建立了能够考虑部分多重散射效应的双椭圆裂纹缺陷模型。发现当两裂纹距离越近,多重散射效应越强,频散越弱;当裂纹间距离很远时,“双缺陷”模型计算结果和单次散射一致,说明孔隙度很低时,裂纹间多重散射能够忽略不计。同时,研究了岩体的孔隙度、缺陷尺寸等与工程实际相关的参数对弹性波传播的影响。最后,在“双缺陷”模型中引入了缺陷内边界应力条件,研究了不同缺陷内含物与弹性波之间的联系。最后,利用两种方法对载荷下钢纤维增强水泥砂浆中声波波速进行了模拟研究。在细微观上,考虑孔洞和波的相互作用,运用双椭圆裂纹模型结合B-B模型的形式进行了模拟。结果较好地反映了波速与载荷的关系,低频率下的模拟结果与实际相符,但高频率下的波速有一定偏差,针对这种偏差提出了相应的修正方法。在宏观上,从等效介质的角度考虑,通过胶结模型和末胶结模型结合的形式,并引入一种半理论公式对波速随载荷的变化进行了模拟研究,结果能较好的反映波速和载荷变化的趋势。

关键词：岩体缺陷应力场频散效应弹性波衰减多重散射

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岩石应变岩爆实验声发射频谱特征

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现代矿业 2021年第6期37卷 115-118页

作者：苗金丽中铁六局集团有限公司北京市海淀区100036 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

岩石破坏模式不同时,声发射频谱特征也会有一定区别,根据声发射波的传播与衰减理论,传播距离不同时,相同幅度变化率所对应的频率与距离成反比减小。分别以花岗岩、砂岩及石灰岩等3种岩石试件,进行了应变岩爆实验。结果表明,相同测试条件... 详细信息

岩石破坏模式不同时,声发射频谱特征也会有一定区别,根据声发射波的传播与衰减理论,传播距离不同时,相同幅度变化率所对应的频率与距离成反比减小。分别以花岗岩、砂岩及石灰岩等3种岩石试件,进行了应变岩爆实验。结果表明,相同测试条件下,不同岩石在各应力水平作用下,发生张、剪破坏形式及破坏尺度不同,其频率相对集中的范围有一定差异。高强度花岗岩主频在180 kHz左右相对集中;砂岩显示2个主频,分别为180和90 kHz;石灰岩主频为80 kHz;高应力快速卸载及岩爆阶段产生大量破裂及大尺度破坏事件,一般对应较高幅值,低频高幅值比例增加,且频率范围增大。根据岩石不同阶段破坏所表现出的声发射频谱特征,可以研究分析工程岩体破坏声发射前兆,提供工程预警服务。

关键词：声发射频谱破坏模式破坏尺度应变岩爆弹性波衰减

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