文档介绍：岩体的弹性波频散特性及等效介质模型研究
报告人:黄世强
2012年9月24日
中国水力发电工程学会地质及勘探专业委员会
中国水利电力物探科技信息网 2012年会交流论文
目录
二、岩体频散特性理论分析
三、现场测试与室内试验研究
一、前言
四、等效介质模型研究与分析
五、结语
一、前言
前言
岩体是天然形成的地质体,属于一种多组分非均匀材料的复杂结构体。岩体中的宏观结构和细观结构对弹性波的传播均有较大的影响,使得岩体具有弹性波频散特性,即对于不同频率的弹性波,在岩体中的传播速度将有所差异。水电工程一般采用声波或地震波测试岩体的弹性波速度,弹性波速度是岩体分类与完整性评价的重要参数之一,由于岩体的频散特性使得不同测试方法得到不同的波速值,导致岩体质量评价结果的不一致性,这种情况在诸多工程中均有出现,为此,我院与中国科技大学合作开展相关研究。
前言
岩体的结构体形式
目录
二、岩体频散特性理论分析
岩体频散特性理论分析
大量的研究成果资料表明,岩体的弹性波频散特性客观存在,但无法利用经典的连续介质弹性波理论进行解释。近年来国内外学者针对岩体的频散特性开展研究,相继提出基于复合材料细观力学的弹性波粘弹性理论:基于孔隙介质液体流动的Biot理论模型,考虑喷射机制的BISQ理论模型,考虑岩体裂纹的Hudson微扰理论模型和考虑岩体弛豫的热弛豫模型等,或研究岩体中弹性波的散射问题,试图利用这些理论或模型解释岩体的弹性波频散特性。
岩体频散特性理论分析
1、基于复合材料细观力学的弹性波粘弹性理论:
当弹性波频率由500~1500Hz(地震波频率)提高到25kHz(声波频率)时,根据粘弹性理论模型计算的波速增长不超过20%。
岩体频散特性理论分析
2、基于孔隙介质液体流动的Biot理论模型:
基本假定:①波长远远大于所研究的宏观体积单元。②流体和固体相的位移均为小位移。③所研究的液相是连续的。④假设基质是各向同性的。⑤不考虑热力耦合等耦合现象。⑥低频时,孔隙中的流体为泊松流体,高频时需作与孔隙形状有关的校正。
岩体频散特性理论分析
3、考虑喷射机制的BISQ理论模型:
认为:Biot机制是流体受固体骨架作用发生与波传播方向同向的运动引起的,同时考虑由于弹性波对细小孔隙的喷射压榨导致垂直波传播的方向的流体流动。