【摘要】：雙相多孔介質(zhì)是自然界中普遍存在的一種工程材料,地球上具有重大經(jīng)濟意義的儲油層、地表層、海岸層等也大都是飽含流體的雙相多孔介質(zhì),對雙相多孔介質(zhì)進行研究具有重要的工程實踐價值。自Biot理論建立以來,雙相多孔介質(zhì)理論及其波動問題得到了廣泛而持續(xù)的研究,但仍存在不少局限。對于多相多孔介質(zhì)而言,雙相多孔介質(zhì)是基礎；對于波動問題分析而言,多孔介質(zhì)波動理論是關鍵。因此,全面分析雙相多孔介質(zhì)中波的傳播特性及其相關問題,可為近些年來引起關注的非飽和多孔介質(zhì)、雙重孔隙介質(zhì)等更為復雜的多相多孔介質(zhì)的波動分析及其進一步研究奠定基礎,具有重要的理論意義。 本文首先對常用于雙相多孔介質(zhì)波動分析的Biot理論與修正的Biot理論進行了全面比較,分析了兩者之間的應力區(qū)別及其對應關系,推導得到了Biot彈性系數(shù)(A、 R、 Q、 N)的多種不同表達式,提出了可以用來判別孔隙流體壓力符號的確切含義及其正方向的可靠方法,澄清了以往研究中容易被誤解和混淆的參數(shù),為后續(xù)的雙相多孔介質(zhì)波動分析奠定了理論基礎。 其次在考慮模量-孔隙率-泊松比關系下,對雙相多孔介質(zhì)中體波的理論求解進行了詳細推導。通過數(shù)值計算,全面分析了固體顆粒壓縮性、孔隙率、泊松比、流體粘滯系數(shù)等參數(shù)對三種體波(P1、P2、S波)的傳播速度與衰減系數(shù)的影響,并通過退化分析與以往研究中不考慮模量-孔隙率-泊松比關系的計算結(jié)果進行了比較。 接著對半空間雙相多孔介質(zhì)表面Rayleigh波的理論求解進行了詳細、嚴密的推導,得到了自由透水、自由不透水、剛性透水、剛性不透水等四種不同邊界下的Rayleigh波特征方程,通過數(shù)值計算分析了上述四種不同邊界下Rayleigh波的彌散和衰減特性。對勢函數(shù)中考慮兩種壓縮波(P1、P2波)與僅考慮一種壓縮波(P1或P2波)下半空間雙相多孔介質(zhì)表面Rayleigh波的理論求解進行比較,通過具體算例討論了以下三種不同求解下Rayleigh波的傳播特性：(1)勢函數(shù)中考慮P1和P2波；(2)勢函數(shù)中僅考慮P1波；(3)勢函數(shù)中僅考慮P2波。 然后對雙相多孔介質(zhì)半空間上覆蓋有另一種雙相多孔介質(zhì)時Love波傳播問題的理論求解進行了詳盡、嚴密的推導,得到了Love波彌散方程,并對以往研究中直接給出的參數(shù)進行了推導及分析,澄清了其真實含義。基于此,通過退化分析討論了以下三種不同覆蓋層中的Love波問題：(1)雙相多孔介質(zhì)半空間上覆蓋有彈性固體；(2)彈性固體半空間上覆蓋有雙相多孔介質(zhì)；(3)彈性固體半空間上覆蓋有另一種彈性固體。通過數(shù)值計算對彈性固體中多階模態(tài)Love波傳播特性進行了分析。 最后對以往波動研究中常用的兩種傳播速度進行了理論分析,通過數(shù)值計算比較和討論了上述兩種不同傳播速度下雙相多孔介質(zhì)中三種體波的彌散特性。基于前面對半空間雙相多孔介質(zhì)表面Rayleigh波的研究,通過與半空間彈性固體表面Rayleigh波理論求解進行比較,指出了兩者形式上的共性以及本質(zhì)上的差異,并以雙相多孔介質(zhì)為例,通過數(shù)值計算分析了四種不同邊界下半空間表面Rayleigh波傳播速度與三種體波傳播速度之間的大小關系。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O357.3
【圖文】：

研究中沒有考慮介質(zhì)參數(shù)之間的內(nèi)在關系。例如，在研究孔隙率的影響孔隙率的不斷增大，楊梭等(1996)仍假設其它的介質(zhì)參數(shù)為常數(shù)，如雙質(zhì)的固體骨架體變模量。這樣的處理顯然與實際情況不相符，周鳳璽和0U)中的研究也存在類似問題。Kim et o/(2002a, 2002b)在分析時只取了的離散值，不能真實、全面地反映介質(zhì)參數(shù)對體波傳播特性的影響。盡管不少學者在考慮或不考慮固體顆粒壓縮性下對雙相多孔介質(zhì)中波進行了研究，但并沒能夠反映出固體顆粒壓縮性對波傳播特性的影響，關于雙相多孔介質(zhì)中考慮或不考慮固體顆粒壓縮性時平面波傳播特性不是在同一篇文獻中，也不是在相同的介質(zhì)參數(shù)下進行的，或者所研究同，因此無法對兩者的結(jié)果進行比較。雙相多孔介質(zhì)中Rayleigh波研究內(nèi)外研究現(xiàn)狀圓形基礎

【參考文獻】

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1 陳少林,廖振鵬;兩相介質(zhì)動力學問題的研究進展[J];地震工程與工程振動;2002年02期

2 彭朝暉，劉殿魁;豎向非均勻介質(zhì)中的Love面波[J];地震工程與工程振動;1998年02期

3 劉銀斌,李幼銘;Biot介質(zhì)中波傳播研究述評[J];地球物理學進展;1992年03期

4 盧明輝;巴晶;楊慧珠;;雙相介質(zhì)分界面上彈性波的反射與透射[J];地球物理學進展;2007年05期

5 門福錄;波在飽含流體的孔隙介質(zhì)中的傳播問題[J];地球物理學報;1981年01期

6 徐文駿，郭建;流體飽和多孔介質(zhì)中彈性波的數(shù)值模擬[J];地球物理學報;1994年S2期

7 周新民;夏唐代;徐平;鄒振軒;;飽和土介質(zhì)中地震波在水、氣分界面上的反射與透射[J];地震學報;2006年04期

8 劉占芳,黃民戰(zhàn),李德源;液飽和多孔介質(zhì)中瑞利型波的彌散和衰減[J];重慶大學學報(自然科學版);2000年S1期

9 楊峻,吳世明;Reflection　and　transmission　of　seismic　waves　at　an　interface　betwen　two　saturated　soils[J];Acta Seismologica Sinica(English Edition);1997年01期

10 張燕;楊驍;;不可壓飽和粘彈性多孔介質(zhì)中的Rayleigh波[J];上海大學學報(自然科學版);2007年01期

本文編號：2782986