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为进一步明确岩石破裂电磁辐射频率特征,基于岩石破裂电磁辐射是由岩石破裂时传播裂纹引起原子扰动产生的假说, 通过断裂力学理论中小范围屈服条件下张开位移法计算岩石破裂时的裂纹宽度,由单脉冲电磁辐射频率与裂纹宽度之间的关系,研究电磁辐射频率与岩石属性参数之间的关系,并给出了它们之间的关系表达式;单独讨论了不同属性参数对电磁辐射频率的影响.结果表明,电磁辐射频率随弹性模量增大而增大,随岩样尺寸和强度增大而减小,随泊松比的变化、岩石弹模的不同电磁辐射频率有变化;当弹模较小时,泊松比的影响也较小,而当弹模很大,即岩石刚度很大时,泊松比的增大会导致频率的增大;裂纹初始长度的变化受试件尺寸的影响,进而影响频率,当尺寸较大时,裂纹长度对频率影响较小,当尺寸较小时,频率随裂纹长度增大而增大.通过计算几种常见岩石破裂时电磁辐射频率值发现,岩石破裂时电磁辐射频率达到105 Hz量级,这与现有的实验结果相吻合. 相似文献
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岩石破裂时电磁辐射的机理研究 总被引：21，自引：6，他引：21
本文提出了岩石破裂时的电磁辐射是裂纹尖端电荷随着裂纹加速扩展运动所产生的假说.应用断裂力学方法推导了岩石破裂时初始裂纹长度与裂纹扩展加速度的关系,并计算了其速度和加速度值.根据破裂岩石的电子发射理论,解释了裂纹尖端带电荷的现象.利用岩石在单轴压缩致裂过程中记录到的近场电磁辐射的实验结果,计算了裂纹扩展时裂纹尖端的电荷量和远场电磁辐射强度.通过对电磁辐射波谱分析的研究,得到岩石破裂时电磁辐射频率上限的估计值.最后对岩石破裂时出现的声光电磁现象在理论上作了统一的定性的解释. 相似文献
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岩石破裂电磁辐射现象是客观存在的物理现象.随着电磁辐射观测技术在地震研究、冲击矿压预测等领域的应用，极大地推动了岩石破裂电磁辐射的实验研究.本文对岩石破裂电磁辐射的影响因素以及相伴生的现象，以及有关的物理解释进行了概括介绍.由于不同研究者使用实验设计、实验参数、实验条件的不同，使得观测和研究结果同样难以统一认识.不同的研究者根据各自的试验提出了不同的物理机制.同时对已发现现象的重复性、证实性研究岩石试验缺乏.严重匮乏利用数值模拟以及建立模型定量研究岩石破裂的电磁辐射.此外，岩样实验系统不同于实际的地震系统，进行模拟震源环境的实验研究，发展大尺度的标本和原岩现场实验的基础上，如何建立室内室外岩石实验与地震观测事实之间的联系是问题的关键. 相似文献
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本文讨论了利用破裂力学理论说明地震破裂的过程, 认为地震本质上是岩石在应力作用下的低应力破裂现象.它是岩石中的裂纹不断稳态扩展、最后进入失稳扩展的结果.分析了在扩展过程中应力和位移的变化, 发现任何将要破裂的那一点的应力都要由初始应力0升高到屈服应力y 以后才破裂, 破裂后裂纹面上的点的应力降到0.在破裂前和破裂后的位移, 都可由弹性力学方程给出.在破裂的一瞬间破裂的端点产生的非弹性位移, 则不能由弹性力学方程给出.它可以由断裂力学中的裂纹滑开位移公式近似给出.根据位错模式由于计算弹性波辐射场的位错量 D(, t), 正是破裂瞬间产生的非弹性位移, 所以用弹性位移公式来计算地震位错量是错误的.我们采用了裂纹滑开位移公式来计算地震位错量, 从而导出了较合理的计算地震释放总能量的公式 ET=yDS(y 为屈服强度;D为平均位错;S 为断层面积)以及估算初始应力值0的公式:0 =[Dmax/L4y/(1-) ]1/2(L 为断层长度).用它们计算了一些地震的 Er 和0, 分别列于表1和表2.这些结果比以往的结果要更合理一些。 结果表明:(1)地震多数是在低应力作用下(即低初始应力)发生的(约100——200巴);(2)地震释放的总能量约比地震波能量大一个数量级. 相似文献
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用临界点理论讨论应变能加速释放现象和孕震区尺度 总被引：1，自引：0，他引：1
20世纪 80年代后期 ,地震的临界现象研究成为地震学界的热点之一。Hirata等 ( 1 987)通过大量实验和观测结果得出结论 :接近破裂的岩石与铁磁模型的二阶相变具有本质上的联系。岩石中的应力参数类似于铁磁相变中的温度参数 ,即低应力状态时 ,微裂纹随机产生且微裂纹之间关联程度较低 ;当应力达到岩石的破裂强度时 ,裂纹相互关联 ,裂纹大小呈幂率 (分形 )分布。根据临界点理论 ,地震孕育过程是一种临界现象 (Vere Jones ,1 977;Sornette ,etal.,1 990 ;1 995;Rundle ,etal.,1 999;Jaume ,etal.,1 999) ,但地壳并不总是处于临界状态。随着… 相似文献
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在单轴压力下对辉长岩、大理岩等岩石破裂过程中产生的电、磁、声信号作了实验研究。实验分干、湿两种情况进行, 测试系统的频响范围为超低频。主要结果是:获得了岩样从受压到解体过程中, 在0-20kHz频段内的电磁辐射和声发射信号的原始波形;岩石破裂过程中电磁信号的辐射强度与岩石的岩性、含水量、破裂强度、加载率和破裂状态有关;岩石破裂过程中的电磁辐射率和声发射率有关系, 它们的最大值在时间上相对应的约占70%,而且电磁辐射信号比声发射信号发育, 持续时间也较长;实验中以铜板天线为接收传感器的电磁信号的主能潜在6kHz以下, 而以电感线圈为接收传感器的电磁信号主能谱在10kHz左右, 声发射的主能谱在3kHz以下;声发射信号出现之前有明显的电磁信号。由于岩石在破裂过程中辐射的电磁信号与声发射有较好的对应关系, 因此可以认为, 岩石破裂实验中获得的电磁辐射信号与岩石破裂有密切的关系。所以, 地震前观测到的电磁辐射异常主要是由岩石的破裂引起的。至于实验中在声发射之前出现的电磁信号, 则可能与压电、压磁效应有关。 相似文献
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提出了岩石破裂的两阶段模型。在第一阶段，裂纹或局部的破坏是互不相关的，与以前含裂纹的负载相应，在岩石内随机萌生。随着岩石中损伤的累积，大丛集的空间上密集的裂纹和局部破坏区发育的可能性逐渐增大。在裂纹群扩展到足以形成更大一级破坏（第二阶段）岩石裂纹的地方先出现临界破坏密度。通过统计分析可知，空间上邻近的裂纹群内出现裂纹相互作用和协同裂纹时，裂纹群的最初发育是以业已存在的裂纹群中的随机变量为基础进行预测的。这样，模型中不稳定的第二阶段的开始可从随机的、不相关的破裂的产生中计算出来。本文提出的模型综合了固体强度的动力学概念（时间相关）岩石的分散等级结构及导致破裂增加的裂纹群。该模型的优点是对于包括地震过程在内的大范围尺度级别的破裂过程它都是正确的。引入了裂纹等级（裂纹大小）概念，提出了裂纹集结作用和破裂过程从一个级别向另一个级别的转变。 相似文献
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掌握岩石变形破坏过程中体积膨胀点至峰值强度点之间加速破裂行为的演化规律,是实现地质灾害物理预测的关键.本文考虑裂纹张开和闭合两种情况,基于断裂力学建立了三轴应力作用下裂纹扩展临界尺度与等效应力的关系.对微元体破坏概率,分别采用以等效应力表达的Weibull分布函数和裂纹尺度分形函数,通过对比导出了形状参数m与裂纹分布分维D_f关系的表达式.一个有趣的发现是,岩石峰值强度点与体积膨胀点应变比仅与m或D_f有关.对岩石蠕变或准蠕变破坏,合理的m值范围为[1.0,4.0],在此范围内应变比近似为常数1.48,该常数是描述不同尺度岩石加速破裂规律的物理自相似常数.实例分析表明,基于岩石加速破裂规律构建的多锁固段脆性破裂理论,其适用性广,尤其在崩滑和大地震预测领域,具有良好应用前景.此外,本文给出了b值与m值定量关系,以解释b值的物理意义,并探讨将其用于地震预测的可行性. 相似文献
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The influencing factors and mechanisms of the electromagnetic radiation during rock fracture 总被引：4，自引：0，他引：4
ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｒａｄｉａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｒｏｃｋｆｒａｃｔｕｒｅＹＵ－ＺＨＯＮＬＩＵ１）（刘煜洲）ＹＩＮＬＩＵ１）（刘因）ＹＩＮ－ＳＨＥＮＧＷＡＮＧ２... 相似文献
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《地震学报(英文版)》1996,9(3):447-454
In order to investigate the physical mechanism of seismo-electromagnetic signals, many scholars from China and other countries
have carried out laboratory and field experiments of rock samples by loading them up to fracture in recent ten-odd years.
In each of these experiments, the phenomenon of electromagnetic radiation was observed during the process of rock sample fracture.
However, the experimental results can not explain the non-synchronous electromagnetic radiation in actual observation records.
In these records, some stations displayed anomalies but some others did not, and the signals of different frequency bands
observed by the same station did not occur simultaneously. This has brought about many difficulties to the application of
electromagnetic radiation in earthquake prediction. The experimental result of this paper can explain the phenomenon of non-synchronous
electromagnetic radiation. In the experiment of this paper, rock samples are uniaxially compressed up to fracture. The antennas
of different frequency bands are installed two meters away from the rock sample in different directions. The electromagnetic
signals during the whole process of rock sample fracture are recorded synchronously by a 14-channel tape recorder. The experimental
results are as follows: (1) signals of the four frequency bands: VLF, MF, HF and VHF, are all recorded during the main fracturing
process of rock samples, but signals of different frequencies may somtimes occur non-synchronously; (2) the intensity of electromagnetic
radiation is the highest at the moment when the main fracture occurs, but signals in different directions are of different
intensities. The above results are consistent with the non-synchronous electromagnetic radiation observed in real earthquakes.
It seems possible to predict the orientation of future seismic source by the electromagnetic method of the LF or VLF frequency
bands.
Contribution No. 95A0075, Institute of Geophysics, SSB, China.
The paper is translated by Prof.Jie-Fan HUANG, Peking University from the Chinese into English version. 相似文献
13.
相对于常规砂岩,致密砂岩在岩石物理性质、力学性质等方面具有明显差异,并呈现出很强的非均质性.岩石物理模型能将储层参数与地震特性信息联系起来,因此可以作为致密砂岩储层参数与地震特性信息转换的桥梁.常规的岩石物理模型通常只考虑单一因素(例如非均匀性,单一孔隙,单一尺度等),建立的岩石物理模板并不适用于致密砂岩.本文针对高饱和气、微裂隙发育、非均质性强的致密砂岩储层,利用Voigt-Reuss-Hill模型计算混合矿物的弹性模量,采用微分等效介质(DEM)模型描述含裂隙、孔隙岩石的骨架弹性模量,基于Biot-Rayleigh波动方程构建了岩石物理弹性模板,给出了致密砂岩储层弹性参数与物性的关系.基于测井数据和实验数据对岩石物理弹性模板进行校正,并将校正后的岩石物理弹性模板结合叠前地震资料应用于川西地区储层孔隙度与裂隙含量预测.结果显示,反演裂隙含量、孔隙度与储层试气报告、测井孔隙度基本吻合,表明该模板能够较合理地应用于致密砂岩储层孔隙度及裂隙含量解释中. 相似文献
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页岩岩石物理建模旨在建立页岩矿物组分、微观结构、流体填充与岩石弹性参数的关系.对四川盆地龙马溪组页岩进行岩石物理建模研究，针对页岩黏土含量高、层间微裂缝发育等特点，利用Backus平均理论描述页岩黏土矿物弹性参数，利用Chapman理论计算与水平微裂缝有关的VTI各向异性，并利用Bond变换考虑地层倾角的影响.提出以黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比为拟合参数进行岩石物理反演的方法，并引入贝叶斯框架减小反演的多解性.由已知的黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比作为先验信息，并以测井纵、横波速度作为约束条件建立反演的目标函数，同时利用粒子群算法进行最优化搜索.计算结果表明，基于先验约束和粒子群算法的反演方法能够较准确地反演黏土矿物的弹性参数、孔隙形态参数以及裂缝密度等参数.计算得到的黏土纵、横波速度较高，并且在一定范围内变化，这可能与龙马溪组页岩的黏土矿物组分中具有较高弹性模量的伊利石含量较高有关，同时也与黏土定向排列等微观物性特征有关.反演得到的裂缝密度与纵波各向异性参数ε呈明显的正相关，而与横波各向异性参数γ相关性较小.另外，页岩各向异性参数与黏土垂向的纵横波速度有较强的相关性. 相似文献
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运用研制的KBD5矿用本安型电磁辐射监测仪测试了煤矿采掘过程中工作面煤岩体的电磁辐射，分析了电磁信号与采掘工艺及煤岩动力灾害危险性等的关系。研究表明，煤矿采掘过程伴随产生电磁辐射，电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新平衡的结果；有煤与瓦斯突出和冲击地压危险时，有明显的电磁异常前兆；采取防治措施后，电磁辐射显著下降。电磁辐射技术在煤矿可以用于预测煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害。 相似文献
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裂缝储层岩石物理参数的准确获得对地下裂缝预测具有重要意义,而叠前地震反演是获得裂缝岩石物理参数的有效手段.本文从裂缝岩石物理等效模型的构建出发,从测井数据上估测了裂缝岩石物理参数,通过推导含裂缝岩石物理参数的方位各向异性弹性阻抗公式,探讨了基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数地震反演方法.实际工区地震数据应用表明,基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数反演方法合理、可靠,可以降低裂缝岩石物理参数估测的不确定性,为地下裂缝预测提供有力的依据. 相似文献
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Wide-azimuth seismic data can be used to derive anisotropic parameters on the subsurface by observing variation in subsurface seismic response along different azimuths. Layer-based high-resolution estimates of components of the subsurface anisotropic elastic tensor can be reconstructed by using wide-azimuth P-wave data by combining the kinematic information derived from anisotropic velocity analysis with dynamic information obtained from amplitude versus angle and azimuth analysis of wide-azimuth seismic data. Interval P-impedance, S-impedance and anisotropic parameters associated with anisotropic fracture media are being reconstructed using linearized analysis assuming horizontal transverse anisotropy symmetry. In this paper it is shown how additional assumptions, such as the rock model, can be used to reduce the degrees of freedom in the estimation problem and recover all five anisotropic parameters. Because the use of a rock model is needed, the derived elastic parameters are consistent with the rock model and are used to infer fractured rock properties using stochastic rock physics inversion. The inversion is based on stochastic rock physics modelling and maximum a posteriori estimate of both porosity and crack density parameters associated with the observed elastic parameters derived from both velocity and amplitude versus angle and azimuth analysis. While the focus of this study is on the use of P-wave reflection data, we also show how additional information such as shear wave splitting and/or anisotropic well log data can reduce the assumptions needed to derive elastic parameter and rock properties. 相似文献
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The frequency dependent mechanism of local fluid flow was found to be the decisive absorption and dispersion mechanism in fluid containing sandstones. In the ultrasonic frequency range local fluid flow and grain surface effects control the behaviour of highly porous and highly permeable rock if a pore fluid is present. Both mechanisms depend less on macroscopic rock parameters like porosity and permeability than essentially on microscopic parameters like crack size, crack density and grain contact properties. To demonstrate directly the important influence of the microstructure on the rock elastic and anelastic properties the microstructure of a sandstone was artificially changed by thermal cracking. The cracked rock exhibits a clearly changed behaviour at low uniaxial as well as at high hydrostatic pressure despite small changes of porosity and permeability. Fluid effects increase due to cracking. The experimental results are explained by means of a rock, model and local fluid flow. These results emphasize that it is the microstructure which controls the elastic and anelastic rock behaviour, even at high hydrostatic pressure. 相似文献