岩石物理学(3)

2019-03-09 14:37

C点 形变达到极大值,临界破裂状态

CD段,岩石发生强烈破坏,应力能量大量释放。断裂,岩体失稳,地震产生等,破碎后形变局部化,很难测量评价CD段的变化关系。

DE段:破裂已经完成,形变表现为岩石(体)沿断面或破裂而滑动。 2.4 岩石裂隙的多尺度性及定比观测

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3 岩石中波的传播和衰减

3.1 岩石中的波

3.1.1 波的类型多、复杂,目前应用较多的有纵波、横波和转换波。 纵波又称P波,其质点运动方向与波传播方向一致。以疏、密带形式传播,如下图。

????????→传播方向

横波又称剪切波或S波,其传播方向与质点运动方向垂直,与传播方向垂直的质点又有两个运动方向,一沿垂直剖面运动,称SV波,另一与垂直平面垂直,称SH波。

传播方向 在均匀各向同性介质中,传播速度Vp,Vs与弹性参数?,?的关系如下:

VP???2????

(3.1) (3.2)

VS? 式中?为岩石密度。

若泊松比?为0.25,此时???,于是

VP?3VS

(3.3)

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3.1.2 当波垂直入射到分界面时,反射系数R为

R??2V2??1V1?1V1??2V2 或 R??1V1??2V2?1V1??2V2 (3.4)

透射系数为

T?2?1V1?1V1??2V2

(3.5) (3.6)

显然

1?T?R 或 |1?T|?R

3.1.3 波动方程

波传播过程中所遵循的方程类型很多,有弦和杆的方程,声学方程,弹性方程,粘弹性方程,还分一维,二维和三维方程。这些方程都和一定的物理模型有关,注意简化条件,应用条件。 3.2 岩石中波速的测量与应用

3.2.1 波速的测量

国际岩石力学协会ISRM推荐的波速测量方法(Interation Society for Rock Mechanics, 1978)

图 3-1 ISRM推荐的波速测量系统

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延时器 电子计数器 发射探头 岩样 接收探头 前置放大器 示波器 或 记录 系统 脉冲发生器 时标发生器 (2)成都理工大学岩石物性测试系统MTS(Mechanic Test System)的岩石波速测量方法。

特点:(a)测试原理与ISRM推荐的方法基本一致; (b)功能更强,可同时测P波,S1波,S2波的波速;

(c)处理方法能力较强,除放大器之外,还有Butterworth带通滤波,有振幅增益控制,记录显示也比较先进(数字与模拟均有),可形成电子文档;波的速度直接、自动计算出来。

(d)可在高温高压下直接测试。有的发、收换能器(transduser)不能承受较高的温压。

(3)地震、测井等使用了很多波速测量与分析方法。

图3-2 成都理工大学岩石物性测试系统MTS(照片)

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图3-3成都理工大学岩石物性测试系统MTS(线路图)和岩样与探头(上)

图3-4 成都理工大学岩石物性测试系统MTS的测试记录(下)

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