单轴压缩下岩石视电阻率图像变化的实验研究

摘要

电阻率是岩石最重要的属性之一，通过研究岩石在加卸载条件下电阻率的变化特征，探索岩石电阻率变化与应力的关系，对于研究地震、火山喷发和大型地质构造运动过程和机理以及监测预报等具有重要意义。本文在实验室内对人工岩石样品进行单轴加卸载实验，并利用电阻率层析成像技术在每个应力值处对以中心点对称的四条测线进行了数据采集，随后研究了岩石视电阻率图像随应力的整体变化趋势和不同深度、不同位置处的视电阻率随应力的变化特征，探讨了岩石电阻率图像变化的可能机理，以及视电阻率图像的趋势性变化作为地震、火山喷发和大型地质构造运动判断依据的可能性。 通过对两组人工样品进行单轴加载、卸载实验研究，获得了新的认识:(1)对于非完全电性均匀各向同性的样品，不同部位的视电阻率变化存在差异性:不同位置处相同应力条件下视电阻率变化幅度（变化幅度最大差异达到25％左右）、变化趋势不同（部分位置视电阻率上升，部分位置视电阻率下降），因此某个部位的视电阻率变化特征不能代表整个样品的视电阻率变化特征。(2)一般情况下，不同方向上视电阻率变化幅度不同，整体表现为垂直于加压轴方向的视电阻率变化幅度比平行于加压轴方向的视电阻率变化幅度低7.5％左右，但是二者相对于45°方向的视电阻率变化幅度并没有表现出明显的规律。(3)不同部位的视电阻率虽然在应力较小时变化有差异，但是应力大于某个值时，具有相同的趋势性变化。(4)总体上，四个方向上的视电阻率图像当应力大于某个值时存在明显的趋势性变化:随应力增大，视电阻率降低的区域扩张或收缩，而同时视电阻率升高的区域收缩或扩张。其中，在深度约为30-50mm处，应力约为5-12MPa时，视电阻率变化最快。 本文的研究结果初步表明，利用电阻率层析成像技术获取的视电阻率图像的动态变化可为地震、火山喷发和大型地质构造运动等的监测预报提供重要帮助，但还需要更多实验，特别是野外试验来进行进一步的研究工作。

目录

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摘要

第一章引言

第二章国内外研究现状

2．1含水饱和度与岩石电阻率的关系

2．2孔隙度与岩石电阻率的关系

2．3加载方式对岩石电阻率的影响

2．4电阻率图像的变化特征研究

2．5本章小结

第三章实验过程

3．1实验样品

3．2实验装置

3．2．1加载系统

3．2．2测量系统

3．3加载方式

3．4本章小结

第四章实验结果及分析

4．1．1不同应力下的视电阻率图像

4．1．2视电阻率相对变化图像

4．1．3相同深度不同水平位置上视电阻率相对变化情况

4．1．4相同水平位置不同深度上视电阻率相对变化情况

4．2样品MMS-2

4．2．1不同应力下的视电阻率图像

4．2．2不同应力下的视电阻率相对变化图像

4．2．3相同深度不同水平位置上视电阻率相对变化情况

4．2．4相同水平位置不同深度上视电阻率相对变化情况

4．3本章小结

第五章讨论

第六章结论与展望

6．1主要结论

5．2未来展望

参考文献

致谢

个人基本情况介绍