不同煤岩介质模型的波场特征研究     

陈栋  王恩元  李楠 《岩土力学》2019,40(Z1):449-458

准确和形象地分析煤矿微地震波在不同介质中的传播规律,能够为煤矿主动地震勘探以及反演煤矿不同区域内部介质结构提供有效的理论依据。基于二维介质模型,以煤矿典型的煤、岩单一均匀介质模型、煤岩组合多层介质模型、含断层煤岩介质模型以及含水煤岩双相介质模型为例,利用高阶有限差分法对不同煤岩介质进行了波场模拟,分析不同介质的波场特征。研究结果表明,高阶有限差分法可以准确、形象地得到煤岩不同介质条件下的纵横波的波场特征;不同介质模型的波场特征各不相同,在多层煤岩介质中不同介质的分界面会发生纵横波的反射、透射和转换,产生透射波、透射转换波、反射波和反射转换波;在含断层煤岩介质中断层处不仅可以产生透射波、透射转换波、反射波和反射转换波,还可以发生绕射产生绕射波;在含水煤岩双相介质中不仅有快纵波和横波,也会产生慢纵波。不同时刻的波场快照可以进一步形象地描述波场动态特征,都为矿山微震波场分析打下了理论基础。  相似文献   

煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究   总被引：68，自引：3，他引：65       下载免费PDF全文

王恩元  何学秋 《地球物理学报》2000,43(1):131-137

对受载煤体变形破裂产生电磁辐射进行了实验研究及规律分析,并对煤岩变形破裂电磁辐射的机理进行了探讨分析．研究结果表明,煤体变形破裂时能够产生电磁辐射,电磁辐射信号与声发射信号并非严格同步,电磁辐射信号较声发射信号丰富,电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关．煤岩电磁辐射技术在揭示煤岩变形破裂机理,预测、预报地震,矿山煤岩灾害动力现象及岩石混凝土建筑稳定性方面有着非常广泛的应用前景．  相似文献   

岩石裂纹扩展微观机制声发射定量反演   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

王笑然  李楠  王恩元  刘晓斐 《地球物理学报》2020,63(7):2627-2643

岩石受载内部微裂纹扩展及其震源机制反演有助于认识宏观裂纹扩展过程的非线性断裂力学行为.借助声发射监测手段,本文建立了仅涉及微裂纹张开/闭合和剪切滑移的位移不连续震源模型,通过各位置处传感器耦合质量标定及点源远场P波矩张量反演获得了含预制裂纹砂岩受载过程的震源机制解及时变响应特征,在全局坐标系下分析了微裂纹的三种断裂力学行为.结果表明:在位移不连续模型中,震源矩张量特征值与试样泊松比之间必须满足特定约束条件,该约束条件下的优化问题可采用拉格朗日乘子和Levenberg-Marquardt迭代法求解;受载砂岩裂纹扩展过程中,声发射震源以剪切滑移机制占优,微裂纹空间取向及运动方向与试样宏观主裂纹夹角平均值分别为40.9°和17.7°;对微裂纹体积分解表明岩体微观破裂机制以沿X方向I型张开为主,而沿Y方向的II型断裂滑移方向与试样全局变形方向相一致,由于试样内部晶粒分布非均质性造成了少量沿Z方向的III型平面外微裂纹滑移行为;受载砂岩裂纹扩展过程中微裂纹模式角与震源极性值变化趋势一致、利用震源震级评估的局部应力降值与实验观测结果相吻合,这两者均表明了位移不连续模型在震源机制定量反演中的适用性.  相似文献   

煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应实验研究   总被引：6，自引：1，他引：6       下载免费PDF全文

撒占友  何学秋  王恩元  于广明 《地球物理学报》2005,48(2):379-385

实验研究了原煤、型煤单轴压缩电磁辐射记忆效应特征、记忆内容及变化规律，探讨并分析了煤岩电磁辐射记忆效应机理.结果表明，煤岩变形破坏电磁辐射具有记忆先期最大应力、纵向应变、横向应变和体应变的能力，最直接的记忆内容是先期受到的应力、纵向应变和横向应变；当先期施加的应力水平大于70%～80%时，电磁辐射记忆能力迅速减弱，甚至根本失去记忆能力；煤岩损伤破坏过程的不可逆决定了电磁辐射过程的不可逆，电磁辐射过程的不可逆是煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应的直接原因.煤岩电磁辐射记忆效应理论在地应力测试、巷道围岩不同应力区范围的确定及煤岩动力灾害预测等方面具有广阔的应用前景.  相似文献   

受载煤体表面电位效应的实验研究   总被引：6，自引：2，他引：4       下载免费PDF全文

王恩元  李忠辉  刘贞堂  李艳娜  宋晓艳 《地球物理学报》2009,52(5):1318-1325

利用建立的煤体表面电位实验系统,研究了煤体在单轴压缩、拉伸、三点弯曲等不同破坏方式下的表面电位效应特征和规律. 研究结果表明, 煤体在受载破坏时能够产生表面电位, 并且表面电位与载荷呈较好的一致性,它们之间的相关系数可达到0.6～0.9;同时,载荷的变化会引起表面电位相应的变化,表面电位信号一般随载荷的增加而增强, 随载荷的降低而减弱;并且表面电位在煤样表面上的分布是随载荷增加及煤样的破坏而变化的. 通过煤体表面电位的研究, 对进一步深入研究煤体破裂电磁辐射的产生机理, 促进煤岩电磁辐射技术的发展和应用具有一定的作用. 同时,对于煤体表面电位的深入研究,可望为评定煤矿现场煤体应力状态及其稳定性、监测预报煤岩动力灾害提供一种新的方法和手段.  相似文献   

功率声波影响煤层甲烷储运的初步探讨   总被引：5，自引：0，他引：5  

聂百胜  何学秋  王恩元  张力  冯志华  薛二龙 《煤田地质与勘探》2004,32(6):23-26

分析了功率声波对煤岩介质孔隙率和渗透率的影响规律及作用机理。结果表明,功率声波能够增加煤的孔隙体积,提高甲烷在煤层中的渗透率;功率声波对煤岩等介质的主要作用机理有机械作用、激波作用、定向作用、热效应、空化作用,使煤岩层产生微裂缝,改变煤岩的孔隙结构,降低甲烷气体的粘度,从而为煤层甲烷开发提供了一种新的思路。   相似文献   

煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应的力电耦合规律   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

撒占友  何学秋  王恩元 《地球物理学报》2006,49(5):1517-1522

理论分析了煤岩变形破坏过程中电磁辐射脉冲数与损伤之间的关系，探讨了煤岩变形破坏电磁辐射产生机制及电磁辐射记忆效应的力电耦合规律，建立了等围压三轴应力状态下含瓦斯煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应的力电耦合模型，实验测定并分析了单轴压缩状况下含瓦斯煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应的力电耦合规律.结果表明，含瓦斯煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应力电耦合模型很好地反映了煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应特征规律和微观损伤机理.  相似文献   

受载煤岩力电耦合的损伤力学模型研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

聂百胜  何学秋  王恩元 《地质与勘探》2003,39(Z2):60-63

电磁辐射技术在地震和矿山煤与瓦斯突出、冲击矿压预报已经进行了较为广泛的应用,受载煤岩体电磁辐射与变形破裂过程紧密相关.根据煤岩强度的统计理论和损伤力学理论,建立了受载煤岩力电耦合的损伤力学模型,用该模型对实验结果进行了数值模拟.结果表明,煤岩材料的破坏是内部代表性体元微损伤累积的结果,电磁辐射可以反映煤岩体的损伤程度,该模型能够较好地描述电磁辐射与应变之间以及应力-应变之间的关系,可以为电磁辐射方法现场评定煤岩体受力状态和预测预报煤岩动力灾害现象提供理论基础.  相似文献   

电磁辐射法监测煤岩动力灾害过程的实验与应用研究     

何学秋  窦林名  王恩元  谷德钟 《地球物理学报》2002,45(Z1):254-260

通过对煤岩破坏过程中产生的电磁辐射规律的实验研究,得出了煤岩流变-突变过程,特别是冲击矿压孕育阶段的特征,提出了电磁辐射法预测矿井冲击矿压危险性的技术原理和临界指标,并进行了实际应用.  相似文献   

煤岩破坏声发射强度长程相关性和多重分形分布研究     

许福乐  王恩元  宋大钊  宋晓艳  魏明尧 《岩土力学》2011,32(7):2111-2116

通过单轴加载煤岩破坏全过程声发射试验,运用多重分形消除趋势波动分析法（MF-DFA）,分析了声发射强度序列的长程相关性及多重分形特征,在此基础上研究了不同应力水平下声发射强度序列长程相关指数H的变化趋势。结果表明：声发射强度时间序列内部波动不是完全随机的现象,而是由内在自相似机制决定的长程相关过程,其波动是一个有序的多重分形分布;H的变化与煤岩体的变形破坏过程能够较好的对应,声发射强度H值的“最大-减小”模式可以作为煤岩体失稳事件的前兆,这为利用声发射进行煤岩体稳定性现场监测预报提供了新的理论依据及方法  相似文献