《多尺度隨機裂縫岩石的力學性質及彈性波場特徵研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由韓開鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多尺度隨機裂縫岩石的力學性質及彈性波場特徵研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：韓開鋒
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
裂縫型岩石是煤炭、煤層氣、油氣勘探的主要對象，是廣泛存在並具有代表性的非均勻地質體，研究它的力學性質具有很強的套用背景和重要的學術價值。確定不規則地質體的計算模型時需要考慮大量的不確定性參數，必須採用隨機介質模型理論。但常用的連續隨機介質模型不能合理地解釋由小尺度裂縫、孔隙等產生的散射波。在研究裂縫型岩石中波場特徵時，最為關鍵的是要確定介質的巨觀彈性參數，但目前的模型大都把含裂縫的非均勻介質等效為理想的連續均勻介質，不能對介質的巨觀特性給出定量的解釋，從而很難把模型結果與測井數據相結合。本項目旨在建立具有明確物理意義的非均勻隨機散射元模型，考慮實際裂縫的多尺度分布，從微觀到巨觀尺度上定量研究裂縫特徵參數在空間分布上的改變對波傳播特性的影響。改進現有的非均勻介質中的邊界元法程式，使其能將隨機介質模型的微觀參數與裂縫岩石的巨觀力學性質聯繫起來。
結題摘要
完成了改進後的非均勻介質中的邊界元法數值模擬程式，使其能將裂縫介質模型的微觀參數與裂縫岩石的巨觀特性直接聯繫起來；用改進後的邊界元程式模擬了裂縫岩石中地震波的傳播特性，研究了含裂縫介質的微觀參數（如取向、裂縫密度、縱橫比、填充物等）在空間分布上的改變對波傳播特性的影響，探索了Hudson理論中裂縫微觀特徵參數的適用範圍及其局限性。結果表明，波長和裂縫特徵尺度的比值是等效介質理論是否成立的一個重要因素；縱波衰減因子隨裂縫密度的變化幅度比縱波傳播速度變化的幅度大。建立了多尺度孔隙岩石彈性理論模型，該模型考慮了孔隙和裂縫之間的流體流動以及裂縫尺度的影響。數值結果顯示，地震頻帶內發生了頻率相關即頻散現象，P波速度的頻散和衰減至少在兩個數量級的頻率範圍內都很重要。提出了裂縫岩石中具有明確物理意義的非均勻體統計分布的隨機散射元模型，確立了隨機模型中微觀參數與裂縫介質的巨觀力學性質之間的聯繫。數值模擬結果表明，選擇合適的模型參數可以產生能夠描述實際複雜孔隙介質的各種隨機多尺度孔隙岩石模型。
