基于二进制编码激励的高孔隙岩石物性实验研究

摘要

本研究关于压实带形成机理的研究,有助于了解地震波在介质中的传播.压实带是发生在高孔隙岩石变形阶段的一种局部化变形结构.主要研究的是通过测量高孔隙红砂岩的波速变化来认识变形对岩石性质的影响.在调研了国内外相关的研究进展与成果的基础上,开展了数值模拟和室内实验.数值模拟在分析编码激励基本原理的基础上,进行了脉冲压缩仿真研究.为提高岩石波速变化检测分辨率，解决高孔隙岩石中衰减大的问题，室内实验方面，本项目选择不同类型的高孔隙红砂岩，加工成不同尺寸的岩石样品，进行了编码激励单轴加载岩石实验，测试了编码激励条件下岩石介质中的波速变化。实验还利用单脉冲和编码激励信号对岩石动态加载过程中的速度变化进行了对比检测，发现编码激励信号测得的速度稳定可靠。在搭建的超声成像实验系统上，对实验岩样进行了单轴加载成像实验。在加载过程中，采用四面透射观测方法，在岩样四侧分别布设了多个换能器，采集超声波信号。利用读取的p波到时数据，进行速度重建及超声p波速度层析成像，对比四个不同应力的p波速度，可以看到速度变化随着应力增加，呈现出p波速度变化局部化的趋势。进行了大量的室内实验，实验过程中碰到一些问题，研究结果目前存在不确定性。但该研究仍具有较高的价值和国际前沿性，建议搭建岩石破裂过程的实时成像观测系统，开展压实带原地实验，为解读压实带微观机制提供新途径。