震动波在无限大岩体中传播特性的试验研究

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13234888a砂岩b花岗岩各传感器信号的频谱图激发高度80cmfrequencyspectrogradifferentsensorsheheight中可以看出震动波在砂岩花岗岩中传播时距信号源越近信号的频谱越丰富随着传播距离的增加信号的高频部分迅速衰减岩体中震动波到达第四个传感器时距离震源中心12处高频信号已经大大减弱到第五个传感器距离震源中心18处已经基本不存在高幅值的高频信号成分而低频段0500hz内的信号变化不大说明影响震动信号在岩体中传播的主要因素是震动信号的频率可以通过选取特定低频振动信号有效的识别岩体中长距离传播的震动信号
0 引言
震动波在岩体中的传播衰减规律是爆破工 程、 防护工程设计、 地球物理勘探及地震研究等 多方面的理论分析和工程应用的基本问题, 为工
程界和力学界共同关切。国内外在实验室、 现场 试验和数值模拟等方面对岩石和岩体中的震动 波的传播和衰减已经开展了一定的工作[1]。 由于天然岩石具有的非均质性和各向异性, 以及岩层中含有的节理、 断裂等特征, 使震动波
in the same rock, the vibration signal amplitude and its propagation distance can be in a negative lower attenuation; frequency is the main factor affecting the attenuation, the high frequency signal Keywords: vibration wave;infinite rock medium;transmitting law;signal attenuation;frequency
Experimental Study on Vibration Wave for Transmitting Law in Infinite Rock Medium
Wang Guofeng1, Yang Quanzhi2, Zhang Xiaobin3, Yu Xiaolong2
(1.ChangqingDownholeTechnologyCompany, Chuanqing Drilling Engineering Co.Ltd., Xi'an 710018, China; 3.The Third Oil Production Factory of Changqing Oilfield, Yinchuan 750006, China) Abstract: Introduced the study of vibration wave in the rock medium and deduced the vibration wave formula in rock body based on some elasticity mechanics theory. The attenuation factor was studied in and granite which are most commonly encountered in the shallow surface as research objects, the tests theory while the vibration wave spreads in rock body. Selecting the infinite rock medium including sand researched vibration transmitting law in two aspects: the amplitude and frequency. The results show that, exponent attenuation relation, the attenuation coefficient is related with lithology, and the dense rock has attenuates quickly, and the low frequency attenuates slowly. characteristics 2.Research institute of Yanchang Petroleum, Xi an 710075, China;
第 31 卷 第 11 期 2015 年 11 月
科 技 通 报
BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol.31 No.11 Nov. 2015
震动波在无限大岩体中传播特性的试验研究
2.陕西延长石油 (集团) 研究院, 西安 710075; 3.长庆油田采油三厂, 银川 750006) (1. 川庆钻探工程有限公司 长庆井下技术作业公司, 西安 710018;
王国峰 1, 杨全枝 2, 张晓斌 3, 于小龙 2

要: 介绍了岩体介质中震动波的研究情况, 根据弹性力学相关理论得到震动波在岩体介质中传播
的波动方程, 分析了影响其在岩体介质中传播的衰减因素, 并选取浅层均质、 无限大岩体 (砂岩、 花岗 岩) 作为试验研究对象, 从幅值、 频率两方面分析了震动波在无限大岩体中的传播规律。结果表明, 震 动波在单一岩性岩体中传播, 信号幅值与其传播距离呈负指数关系衰减, 衰减系数的大小与岩性有关, 岩性越致密, 衰减程度越低; 频率是影响震动波衰减的主要因素, 高频信号段衰减快, 低频信号段衰减 较慢。 关键词: 震动波; 无限大岩体; 传播规律; 信号衰减; 频率特征 中图分类号: P315.6 文献标识码: A 文章编号: 1001-7119 (2015) 11-0085-04
收稿日期: 2014-12-22 作者简介: 王国峰 (1976-) , 男, 高级技师, 技能专家, E-mail: 350870929Leabharlann 。
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科 技 通

第 31 卷
在地层中传播问题变得非常复杂, 除了几何扩散 外, 还受到岩石的塑性、 非均质性的影响, 一些学 [2,3] 者 通过室内实验分别研究了应力波在盐岩、 石 灰岩和混凝土中的传播规律, 但受实验室测量的 岩石样品尺寸的影响, 且脱离了原生地和原生条 件, 使实验室结果的推广和应用受到一定的限 制, 还有一些学者 [4,5] 通过野外实验, 研究了地表 介质震动波的传播规律, 但受地表粘土介质成岩 性、 非均质性和风化层不均匀性等因素的影响, 实验可重复性较差, 许多结果不具有普遍性。利 用天然地震的地球介质衰减研究的结果, 主要反 映了地球较深部介质的性质, 对近浅层尤其地表 [6] 介质的关注较少 。本文就浅层均质无限大岩体 中震动波的传播特性展开研究。
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