低频衰减特性和理论模型的发展

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1、第23卷第5期岩石力学与工程学报22(5)：851～8562004年3月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMarch，2004*低频衰减特性及理论模型的发展1，21，21，21，2席道瑛田象燕高尔根陈运平1(中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026)2(第三世界科学院中国科学技术大学地球科学及天文学高级研究中心合肥230026)摘要通过低频衰减的不同实验方法，对被不同液体所饱和的不同岩石获得相同的实验结果。这些实验结果揭示了饱和多孔岩石的同一物理本质，即对时间和温度存在很强的依赖关系。实验结果也反映了饱和岩石热激活的弛豫过程。将

2、这种机制引入Biot理论模型对多孔介质波动理论是一个发展，同时，还得出衰减对应变振幅的依赖关系。关键词岩石力学，低频衰减，振幅效应，热驰豫波动理论分类号TU451文献标识码A文章编号1000-6915(2004)05-0851-06CHARACTERISTICSOFATTENUATIONOFROCKATLOWFREQUENCIESANDDEVELOPMENTOFITSTHEORETICALMODEL1，21，21，21，2XiDaoying，TianXiangyan，GaoErgen，ChenYunping1(DepartmentofEarthandSpaceScience，Univers

3、ityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026China)2(AdvancedResearchCenterforEarthScienceandAstronomy，ThirdWorldAcademyofScience，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026China)AbstractThesameresultsareobtainedthroughdifferentexperimentalmethodsonvariosrockssaturatedwithdifferentfluids.Th

4、eresultsrevealacommonphysicalcharacteristicofsaturatedporousrocks,thatis，theyhavestrongdependencesontimeandtemperature.Theexperimentalresultsalsoreflecttherelaxationprogressofthermalactivationofrocks.WavetheoryofporousmediaisintroducedtothistheoreticalBiotmodel.Moreover，thedependencesofattenuation

5、onstrainamplitudearealsoobtained.Keywordsrockmechanics，attenuationatlowfrequencies，strainamplitudeeffects，wavetheoryofthermalrelaxation减和频散效应，文[3，4]提出沿垂直于波传播方向1前言的喷射流动。当孔隙液体平行于波传播方向流动引起的机制称为Biot机制，当孔隙液体垂直于波传播[1，2]早在20世纪50年代，Biot就提出了孔隙方向流动引起的机制为喷射机制，将2种机制统一介质波动力学模型。这种模型是在岩石骨架组成的建立了比奥-喷射(BISQ)模型，这种模

6、型能较好地解连通孔隙中一种达西流沿波传播方向流动的波动力释地震波的衰减和频率的关系。将几种模型进行比学模型。由于这种模型不能很好地解释地震波的衰[4，5]较，在衰减频率谱上，当粘滞系数或温度合适2002年4月17日收到初稿，2002年7月31日收到修改稿。*国家自然科学基金(40174050)和成都理工大学国家重点(专业)实验室(PLC9906)共同资助课题。作者席道瑛简介：女，62岁，1962年毕业于成都地质学院地球物理勘探专业，现任教授、博士生导师，主要从事岩石物理及本构模型方面的教学和科研工作。E-mail：xdy@ustc.edu.cn。•852•岩石力学与工程学报2004年的时候

7、，就可以观测到Biot模型靠近低频(超声)方它们的实验方法和原理是不同的，但低频实验的结向的Biot衰减峰，喷射模型在更高频率段的衰减喷果是一致的。见图1(a)～(d)。射峰，以及BISQ模型的Biot峰和喷射峰迭加的衰其中，图1(a)为泵油饱和云南大理汉白玉大理减峰。这些不同机制的衰减峰同时出现在衰减频率岩的衰减随温度的变化。图1(a)中清晰地显现出，谱上。无论是Biot模型或喷射模型以及它们的组合随振动频率由0.5H