裂隙发育对低孔低渗含气地层声传播特征的影响

在含孔、裂隙介质弹性波动统一理论的基础上,研究裂隙发育对低孔含气地层弹性波速度的影响。针对岩心测量的纵横波速度,探讨估算岩心裂隙密度的方法。结果表明:随着裂隙密度的增加,弹性波的速度降低明显;地震、测井和实验室岩心测量频率下的波速变化明显,显示出了较强的频散特性;在孔隙度为1.1%时,裂隙发育岩石在饱含气时的纵波速度与饱含水相比明显降低,裂隙密度为0.15和0.35时,500 kHz下的纵波速度分别下降了7.6%和27%;井孔模式波的衰减与速度相比对含气的敏感性更高,这为利用声波测井方法识别孔隙流体性质提供了思路。     

Love波在预应力流体饱和双重孔隙介质层中传播的特性

基于扩展的Biot理论,研究了覆盖于各向异性不均匀弹性半空间上的受预应力流体饱和双重孔隙介质中Love波的传播.推导了速度的频散方程以及Love波速的上下界限,讨论了孔隙率、不均匀性、各向异性和预应力等参数对波速的影响.通过数值计算,结果发现孔隙介质层基质孔隙的孔隙率、裂隙孔隙率及基质孔隙的孔隙率占总孔隙率的比重越大,Love波的波速越大;随着不均匀程度的提高及各向异性系数的增大,Love波的波速增大.无论是在双重孔隙介质层中还是弹性半空间中,预拉应力会使Love波的波速提高,而预压应力会降低Love波的波速.     

分数导数黏弹性标准线性固体半无限长杆中纵波的传播

在半无限黏弹性长杆中,波在传播过程中波阵面强度会降低,其强度的衰减与黏弹性材料的性质有关.为了分析波在黏弹性杆件传播过程中波速和衰减因子的变化情况,基于分数阶导数理论,分析了黏弹性标准固体模型相关参数对波速和衰减因子的影响,所建模型能够较好地描述出纵波在传播过程中波的相速度和衰减因子的变化.在黏弹性标准固体模型复柔量的基础上,分析了分数导数黏弹性微分算子的阶数、角频率与延迟时间数对波相速度和衰减因子的影响.结果表明:随着延迟时间值的增大,纵波在黏弹性线性标准固体半无限长杆中的传播相速度不断地增大,而衰减因子不断减小;随着分数导数微分算子的增大,纵波传播相速度和衰减因子呈现出先增大后减小的趋势.     

应力波在落叶松活立木中的传播规律

【目的】探究应力波在落叶松活立木中的传播形式和传播规律,为人工林材质预测评估提供理论基础。【方法】依据固体介质中的应力波传播理论和弹性力学理论,基于活立木的正交各向异性假定,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对应力波在活立木中传播的波阵面进行了模拟计算,并通过试验验证数值模拟方法的合理性。【结果】应力波传播波阵面在开始阶段为倾斜曲线(二维)或倾斜曲面(三维),且曲线和曲面都弯向脉冲力输入点,随着距离的增大,波阵面倾斜度逐渐减小,直至最后与活立木的长度方向近似垂直,即应力波在活立木中由三维膨胀波传播形式逐渐转向准平面波传播形式; 波阵面倾斜度的减小速度随着活立木直径的减小而加快; 传播距离对波速没有影响,波速总体上随着直径的增大而增加。最后,通过试验验证,证明了这种数值模拟研究应力波在活立木中传播规律的方法是可行的。【结论】通过数值模拟手段研究应力波在活立木中的传播规律以及直径和传播距离对波速的影响是合理可行的,直径和传播距离都会对应力波在活立木中的传播形式及规律造成影响,但二者对波速的影响不同。     

含水量及天然密度对土体抗剪强度参数的影响研究

本文主要以室内试验为基础,通过试验分析了土体抗剪强度参数C、随含水量、天然密度的变化规律;并运用土力学原理对含水量、天然密度影响强度参数的机理进行了分析。研究结果表明:不管天然密度为何值,强度参数粘聚力和内摩擦角随着含水量的增加而逐渐减小;当含水量达到26%后,粘聚力随含水量增加的减小趋势减缓,而内摩擦角减小明显;当含水量一定时,土体的强度参数随天然密度的增加逐渐增大;且当土体含水量达到一定值后,天然密度大小对土体粘聚力的影响相对较小;随着含水量的增大,离子的浓度nO将逐渐减小,颗粒间扩散层厚度增大,强度参数降低;天然密度主要通过改变土颗粒间的结合紧密程度影响强度参数。     

利用测井波阻抗讯息研究若干地质问题的探讨

弹性介质受弹性波压力作用时,其弹性波压力和在此压力作用下质点振动速度的复数比,定义为介质的波阻抗,在不考虑弹性波压力和质点振动速度的相位差时,波阻抗Z在数值上等于介质密度ρ和弹性波速ν的乘积     

基于剪切波速的粗粒土填料压实密度控制理论

为了提出基于剪切波速的粗粒土压实度便捷测试方法,首先,基于弹性动力学与颗粒细观接触理论,建立了粗粒土的剪切波速与压实密度的理论方程;其次,建立数值模型,验证理论方程的合理性;最后,提出基于粗粒土的剪切波速的压实度测试方法,开展室内粗粒土剪切波速试验,验证理论方程的适用性。研究结果表明：通过弹性动力学与颗粒接触理论,引入粗粒土颗粒细观特性,如刚度、配位数和孔隙率,推导得出了粗粒土剪切波速与压实密度的理论方程;在理论方程中,颗粒的泊松比对剪切波速的影响不大,而颗粒弹性模量对剪切波速的影响较大;基于周期理论,建立剪切波速的Comsol数值模型,数值结果与理论方程计算结果趋势相同,且相对误差均在8%以内;普遍适用的激发频率范围为5～10 kHz,不论何种激发波,接收波形均为正弦波,且剪切波速随压实密度增加而增加,试验结果进一步验证了剪切波速-压实密度方程的适用性。在实际应用中,求出粗粒土填料参数M,就可通过测量压实填料的剪切波速快速得到其压实密度。     

气饱和土中弹性波的传播特性

为分析气体对干土中弹性波传播特性的影响,基于Biot理论推导了两相介质平面波动解,以及孔隙流体自由流动和孔隙无渗流两种极限情况下的波速公式.通过数值算例,分析了气饱和土中弹性波速度与衰减特性,并与水饱和土中的计算结果进行了比较.结果表明,低频下气体对干土中波传播的影响不大,但由于气体的高动粘滞性,高频时气体的作用不可忽略;气-固耦合作用比水-固耦合作用要弱得多,气饱和土体中P1波速度比在水饱和土中显著降低,P2波速度则有所提高,而衰减则刚好相反.     

钢筋混凝土梁结构中的声发射波衰减传播特征

为了解距离对弹性波传播的影响规律,制作了两种不同规格的钢筋混凝土梁,通过断铅模拟声发射信号,利用PAC-3声发射系统对弹性波在钢筋混凝土中传播的衰减规律进行试验研究。结果表明：频率、波速及振幅均随传播距离增加整体上呈衰减趋势;弹性波在钢筋混凝土传播过程中,高频信号衰减程度大于低频信号,因而低频信号在长距离传播更稳定;波速及振幅在1.0 m处都出现了较大幅度的提高,经分析可知声波在经过混凝土三相交界处时会发生多次折射、反射、吸收衰减等现象,因而离散性增大。可见实际检测过程中的探头布置间距不宜超过1.0 m。     

接触行为对颗粒材料中应力波波速与能量的影响

采用离散单元法,研究线弹性接触模型、Hertz接触模型、线性平行粘结模型对不同排列颗粒材料中波传播的影响,分析了三种接触模型下波的波速变化和能量变化,同时也研究了弹性模量对颗粒材料中波传播的影响.最后对颗粒材料样本采用Hertz接触模型,探究了不同围压条件下颗粒材料中波的波速变化和能量衰减.研究结果表明:不同接触模型下波传播的波速和能量衰减率不同;当颗粒样本从规则排列到随机排列,波传播的波速变小,能量衰减率变大;随着颗粒弹性模量的增大,波速呈对数增大;在波传播过程中能量快速耗散,随着围压的增大,波速和能量衰减率都增大.     

快速液压夯动力补强效果无损评价试验研究

为了探究快速液压夯动力补强效果,对同种液压夯不同夯实次数处理过的路基开展瞬态面波无损检测,然后进行钻土取芯并开展土工试验,得到了含水率与压实度等相关土体参数随深度变化情况。基于瑞雷波波速及相关土体参数,建立了压实度经验模型,并通过实测数据进行了验证。试验结果表明：瑞雷波波速云图呈现明显的层状分布,干密度和压实度随着路基高程增加逐渐提高,在路基表面处,夯实2组的路基压实度与未夯实路基相比提高了1.95%,夯实4组的路基压实度与未夯实路基相比提高了3.13%;在路基表面处,夯实2组的路基干密度与未夯实路基相比提高了0.91%,夯实4组的路基干密度与未夯实路基相比提高了1.01%。进行瑞雷波速与原位试验实测纵向压实度关系曲线标定时考虑含水率对瑞雷波速的影响进行回归拟合,建立了相关性良好的波速-压实度经验模型,提高了基于瞬态面波的压实度检测方式精度。     

路基填料石灰改良土弹性波速与压缩强度的相关性

石灰土是高速路基工程中使用的一种重要改良填料．为了依据弹性波速评价路基改良填料的施工质量，通过大量试验研究了养护龄期、灰土比和饱和过程对石灰改良土压缩强度与弹性波速的影响，分析了压缩强度与弹性波速之间的相关性．结果表明，石灰改良土的压缩强度随剪切波速的增加而增加；不同养护龄期、不同灰土比和不同含水量的石灰改良土的压缩强度与剪切波速之间存在良好的相关关系，其相关系数大于0．95；尽管相同含水量、不同龄期、不同灰土比石灰改良土的压缩强度也随压缩波速的增加而增加，但它们之间离散性很大，相关系数小于0．82，且饱和后压缩波速增加，压缩强度降低．因此，只有依据剪切波速才能评价各种条件下石灰改良土强度特性的差异．     

粘性土的波动传播特性分析

为研究剪切波在细粒土中的传播特性,针对不同含水率的粘土试件进行了室内重型击实试验,并测其剪切波速值。大量试验结果表明：剪切波速与干密度和含水率有很好的相关性,同时分析了干密度和孔隙水对剪切波速的影响机理。研究结果为剪切波速测试分析技术评价压实质量提供参考。     

青藏铁路多年冻土场地波速特性分析

为分析冻土场地波速变化规律,通过现场钻孔波速测试,并结合已有典型场地波速资料,研究了青藏铁路沿线多年冻土场地波速比的经验值及波速变化受控制因素的影响规律。结果表明:多年冻土场地纵横波速比经验参考值可选用1. 5左右;冻土层波速传播规律与地温、土层埋深、土质属性、冻结冰晶含量等诸多因素相关;冻结作用使土体的结构性增强从而冻土体强度增强,冻结状态下土体的波速通常大于未冻结场地土体;多年冻土层波速值随土层深度的增加、地温的降低和冻结土体中冰晶含量的增加而增加。     

干湿循环下宁明粉砂岩宏微观损伤劣化规律研究

为揭示干湿循环下广西宁明地区粉砂岩损伤劣化规律,首先通过干湿循环试验模拟了岩石失水-吸水过程,分析了干湿循环作用下粉砂岩饱和含水率、纵波波速变化规律,并研究了干湿循环后粉砂岩的单轴压缩力学参数劣化特性以及微观结构变化,然后以弹性模量定义干湿循环后粉砂岩损伤,并基于Weibull分布定义受荷后粉砂岩的损伤,耦合得到了干湿循环作用下受荷粉砂岩的损伤演化方程。研究表明：随干湿循环次数增加,粉砂岩饱和含水率呈非线性增大,纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量呈非线性减小,可采用指数函数进行拟合,且变化趋势均呈现出3个阶段;干湿循环作用对弹性模量劣化程度较单轴抗压强度劣化程度更为显著;阶段劣化度随干湿循环次数的增加而减小,总劣化度随干湿循环次数的增加而增大;峰值应变逐渐增大,岩样塑性得到了显著发展,破坏模式由脆性破坏向延性破坏转变。     

弹性波穿越土工袋传播规律的数值模拟

采用离散单元法对土颗粒地基模型与埋设单层土工袋的土颗粒地基模型进行弹性波传播的数值模拟,研究地基中土工袋对弹性波波速及地基阻尼比的影响。结果表明:地基中土工袋的存在使弹性波的波速略有降低,并降低了地基的品质因子 Q 。弹性P波(压缩波)与S波(剪切波)穿越土工袋时波速变化规律大体相近,在100 kPa围压和输入500 Hz弹性波条件下,单个土工袋对弹性波的衰减作用主要集中在穿越土工袋上、下层土工合成材料界面之前。     

掺入秸秆纤维对固化高含水率淤泥黏滞特性影响研究

黏滞性是影响高含水率疏浚淤泥固化施工的重要工程特性。向高含水率疏浚淤泥流动固化土中添加秸秆纤维,开展黏滞度试验,探讨不同纤维掺量下淤泥流动固化土的黏滞特性。试验结果表明:相同剪切速率下,纤维掺量小于3%时,淤泥流动固化土剪切应力基本不受掺量增加的影响;纤维掺量≥3%时,剪切应力随掺量增加而降低。淤泥流动固化土动切力随秸秆纤维掺量增加而缓慢降低;黏滞系数随秸秆纤维掺量增加呈现先缓慢降低之后快速上升的变化规律。不同剪切速率下,淤泥流动固化土黏度随秸秆纤维掺量增加而缓慢降低。     

CaSiO3钙钛矿弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛甬理论的平面波赝势方法的第一性原理计算,研究了高温高压下CaSiO3钙钛矿的弹性性质.研究表明:高压下CaSiO3钙钛矿的绝热弹性模量与最新的实验和理论结果吻合得很好,弹性各向异性开始随着压强的增加快速下降;随着压强的逐渐增大,在高压下下降逐渐变得平缓.     

孔隙含气压力对不同孔隙结构砂岩声学属性的影响

为研究孔隙含气压力对不同孔隙结构砂岩声学属性的影响,以大港油田3块不同孔隙结构砂岩为研究对象,利用自研的实验装置在多个含水饱和度点测量了砂岩纵波波形、幅度和速度随孔隙含气压力的变化。定义了1个声波幅度衰减变量I来表征首波幅度的衰减。结果表明:随着孔隙含气压力的增加,声波幅度下降,波形后移,中高孔渗砂岩在低含水饱和度下的声波波形甚至发生一定程度的畸变。变量I与含气压力呈线性负相关,且孔隙结构越好,含水饱和度越低,线性负相关关系越好,随着孔隙结构变差,含气压力降低,声波幅度的衰减减弱。砂岩的纵波速度随孔隙含气压力的增加而降低,在含气压力小于5 MPa时,纵波速度随含气压力的增加缓慢下降,含气压力大于5 MPa后,纵波速度随含气压力的增加而快速下降。岩心孔隙含气压力增大后,与声波幅度衰减相比,纵波速度变化不明显,纵波幅度的衰减对含气压力更敏感。砂岩孔隙含气压力增大所造成的声波衰减主要由黏滞性吸收衰减所引起,含气压力的增加对岩石体积模量和体积密度影响较小,纵波速度的变化主要是由有效应力减小造成岩石孔裂隙张开和颗粒接触刚度减小所引起。实验结果可为砂岩地层的含气性评价和孔隙含气压力预测提供借鉴。