岩石粘弹性与波速的实验研究

摘要

大量的实验研究表明,岩石通常表现出粘弹体的性质.当岩石样品被施加一循环载荷时,很多物理量,如应变、波速、电阻率等,与应力的关系都不是单值函数,而是形成了一个滞回圈.这些现象都是岩石粘弹性质的体现.粘弹性的机制有很多种,包括岩石内部孔隙流体的作用、颗粒接触粘着与摩擦滑动、对声波的散射等等.利用已有的线性粘弹模型——标准线性体,通过蠕变、应力-应变滞回曲线拟合、超声波速度方法可以确定岩石的粘弹参数,进而了解岩石的粘弹性质.粘弹性受到多种因素的影响,如压力、频率、流体饱和度等.压力的变化可以使岩石内部的裂缝关闭或张开,从而影响了岩石的Q值、模量变化和应力-应变滞回曲线的形状.频率对岩石的粘弹参数有着重要的影响,利用对应着不同频率的几种方法确定的弛豫时间存在着数量级上的差异.该文就此提出对原标准线性体模型的改进,克服了由模型本身带来的矛盾.通过对干燥样品和饱和样品的Q值计算和比较,发现饱和样品较干燥样品而言,Q值减小,衰减增大.最后,我们还测量了轴向压力下的岩石超声波速度,同时记录了样品的应力、应变.结果表明,干燥样品加载阶段的波速要大于卸载阶段的波速值,饱和样品则相反.利用非线性模量,将波速-应力的多值函数转化为波速-应变之间的单值函数,并给出了轴向压力下的波速计算公式.

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章岩石的粘弹性现象、机制和模型

第一节岩石的粘弹现象

第二节岩石的粘弹机制

第三节线性粘弹模型介绍

第二章岩石粘弹参数的计算

第一节蠕变法

第二节应力-应变滞回曲线拟合法

第三节超声波方法

第三章影响岩石粘弹性的因素

第一节压力对岩石粘弹性的影响

第二节频率对岩石粘弹性的影响

第三节流体饱和对Q值的影响

第四章轴向压力下速度的测量与计算

第一节实验样品及实验设备

第二节波速实验结果

第三节波速计算公式

参考文献

附图表号及名称

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