含裂隙的孔隙介质中弹性波衰减机制理论研究

摘要

Biot理论是流体饱和孔隙介质弹性波动理论,也是被广泛接受的孔隙弹性波动理论。但是,由于Biot理论只考虑了流体平均意义上流动导致的粘滞摩擦衰减,其理论预测的弹性波频散和衰减要小于实际测量的值。本文着重研究了弹性波在含有裂隙的孔隙介质中的传播特性,分析了裂隙在波动效应下导致的流体局部挤喷机制,对弹性波的频散特性和衰减机制进行了研究。
　　首先,在简要介绍Biot理论及快纵波、横波和慢纵波的频散和衰减公式之后,分析了封闭状态下挤喷机制对Biot理论的修正模型,即唐模型。唐模型对Biot模量引入了随频率变化的附加柔度,本文对比了不同附加柔度因子导致的弹性波的频散和衰减,讨论了二者的区别。
　　其次,分析了排水状态下的挤喷机制,建立了排水状态下挤喷机制对Biot理论的修正模型,研究了模型的特点,并对比了封闭修正模型和排水修正模型,讨论了导致两种模型区别的物理机制。
　　最后,综合了封闭修正模型和排水修正模型,建立了既含Biot机制又含挤喷机制的统一修正模型,讨论了这两种机制对弹性波衰减的贡献,并在统一修正模型中研究了Biot预测的动力协调现象,同时分析了形状裂隙对弹性波特点的影响。
　　本文建立的排水挤喷修正模型导致弹性波的衰减和频散要大于封闭挤喷修正模型,这是因为在排水状态下孔隙中的流体容易流动,对挤喷的阻碍作用小。这种既含有挤喷机制又含有Biot机制的孔隙弹性波动统一模型,由于模型兼顾了Biot理论和唐模型的优点,进而在地球物理波动领域有广泛的应用前景。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 孔隙介质中弹性波衰减机制国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 Biot孔隙介质波动理论

2.1 Biot低频理论

2.2 Biot全频理论

2.3 本章小结

第3章 含裂隙的孔隙介质弹性波动理论

3.1 Tang模型

3.2 附加柔度修正

3.3 排水体积模量及剪切模量的修正

3.4 本章小结

第4章 封闭与排水统一修正模型

4.1 封闭与排水统一修正模型的建立

4.2 封闭与排水统一修正模型特征

4.3 裂隙形状影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢