砂岩波速各向异性与损伤破坏在三轴条件下的演化规律

摘要

由于矿物颗粒在沉积、压实过程中的择优取向,自然界中大多数沉积岩具有明显的各项异性特征,包括强度、弹性模量、渗透率及波速.其中,波速各项异性对4-D地震监测、地震图像反演等野外勘探具有重要的作用.国内外众多实验数据表明,在应力条件下,岩石的损伤状态及裂纹的扩展对波速有重要的影响,并且与层理面呈不同方向传播的波速其响应机制有明显差别.然而,为了测量沿不同传播方向的波速在三轴条件下的变化规律,大多数研究基于对若干个不同层理方向的岩石进行加载破坏实现.因此,无法避免岩石样本的非均匀性对波速测量结果的影响.本研究通过在单一砂岩样本上布列一系列压电陶瓷探头，实现在加载过程中同时测量沿不同方向传播的P波速度的目的，避免了岩石非均匀性的影响。根据波速的变化情况，反演岩石的波速各项异性在三轴加载条件下的演化规律。此外，实验过程中，实时监测声发射活动，探讨岩石样本在三轴加载过程中的损伤过程以及微裂纹的扩展规律，揭示岩石损伤过程对波速各项异性的影响机制。