LM-BP神经网络在泥页岩地层横波波速拟合中的应用

首先依据弹性波理论对影响纵横波波速的参数进行分析,明确影响横波波速的参数主要包括密度、应力载荷及应变量。根据分析结果,分别测试不同岩性、饱和状态、围压及轴压条件下的岩石纵横波波速。最后以实验结果为最初样本,通过训练LM-BP神经网络,对横波波速实验结果进行拟合,拟合平均相对误差为2.22%。结果表明,岩性、含气性及应力状态是影响纵横波波速主要因素,利用LM-BP神经网络的多条件拟合横波波速具有更高的精度。

用纵波换能器测量混凝土横波波速及动弹性模量的试验研究

采用超声波纵波换能器利用角测法测试混凝土结构纵、横波波速,通过观察波形图中振幅增大的测点确定横波达到的时间,利用纵、横波波速计算混凝土动弹性模量;并与已有的超声波平测法所测得的表面波以及通过表面波计算得到的动弹性模量相比较,结果证明了使用纵波换能器测量横波波速以及测定混凝土动弹性模量的可行性。

高温超声横波波速规律与影响因素研究

通过实验,得到了在-40℃-450℃范围变化内,超声波在16MnR钢内的横波传播速度值,按其趋势拟合了两种速度规律关系式,并对其进行了比较。讨论了由于热膨胀造成的试件半径的变化对速度测量误差的影响,给出了实际波速、量程修正和误差幅度关系式,修正了不同温度下波速实际值和缺陷的实际位置。分析了由于温度变化造成的弹性模量、泊松比和密度的变化对速度变化的影响,解决了目前在高温运行环境下压力容器与管道急需解决的问题。

土的横波波速与标贯击数关系的实验研究

通过实测的淤泥、粘性土、砂类土、砂子和砾卵石的横波波速(V_s)及其相应的标准贯入击数(N_(63.5))的数值,建立了V_s～N_(63.5)之间的相关关系,这对工程建设具有重要的实用价值。

弦线横波波速影响因素的实验探究

机械波的传播速度可以由其波长和频率或波速理论公式计算得到,容易形成一个认识误区,认为波速由波长、频率或波速理论等决定。以弦线横波的波速为例,采用弦线驻波实验方法详细探究了弦线上横波波速与波源振动频率、弦线张力及弦线密度之间的关系,结果表明波速仅与弦线张力和弦线密度有关,波速随着弦线张力的增大而增大,随着弦线密度的增大而减小,通过曲线拟合得知波速与弦线张力和弦线密度的关系满足波速理论公式。

用横波波速测定岩石的各向异性

测量了横波在各向异性岩石样品中以不同偏振角度传播时的波速。研究了井下岩石样品在干燥、含水饱和与煤油饱和状态下的各向异性情况。计算出这 3种情况下岩石样品的时差各向异性常数和横波平均速率。在干燥、含水饱和与含油饱和条件下 ,含水饱和的各向异性系数有最大值 ;干燥的各向异性系数有最小值。在含油饱和情况下的横波平均声速要大于含水饱和条件下的横波平均声速。含油饱和与含水饱和条件下的横波速度有明显差别 ,但各向异性的趋势却比较一致。

沁水盆地南部海陆过渡相煤系地层横波波速预测

沁水盆地南部具有复杂的构造演化史,其上古生界海陆过渡相煤系地层分布广泛,气测异常极为普遍,多种非常规气共生共存,具备形成致密砂岩气的地质条件,是当前致密砂岩气勘探的热点地区。由于致密砂岩气藏具有紧临烃源岩分布、近距离运移成藏的特点,选取具有可靠常规测井、偶极子声波测井及钻井岩心资料的单井,以包含3号煤烃源岩的山西组煤系地层为研究对象,分别采用常规经验法、多元回归法及基质模量法对研究区海陆过渡相煤系地层横波波速进行预测。结果表明,基质模量法的预测精度(相对误差2.83%)明显高于常规经验法(相对误差6.8%)及多元回归法(相对误差5.35%)。因此,优选基质模量法预测研究区煤系地层横波波速,利用基质模量法反演获得了煤系地层多个模量参数值,其代表了复杂构造演化背景条件下煤系地层致密碎屑岩及原生结构煤的岩石物理性质。

跨孔横波波速在地裂缝空间分布特征研究中的应用

地裂缝是地表介质显示的一种破裂现象,大都与断裂构造的活动性、地面沉降、地震等有一定的相互联系,是一种成因复杂的自然现象。2005~2013年期间,在河北平原保定市、沧州市、石家庄市、衡水市、廊坊市、邢台市、邯郸市、唐山市、秦皇岛市9个地区共调查发现有地裂缝839条[1],严重制约了工农业生产、工程建设、城市规划、生命线工程和土地利用等发展国民经济的各项工作,成为亟待解决的城乡地质环境问题。本次将河北省廊坊市大城县权村镇小庄村地裂缝作为研究区,通过在地裂缝附近实施的三个工程地质钻孔中进行跨孔横波速测试工作,基本查明了研究区地裂缝分布的深度和位置,对研究地裂缝的空间分布特征具有一定的应用价值。

基于短时互相关的地表横波波速研究

提出了一种利用短时互相关求取水平横波波速的方法。实验通过水平锤击金属底座,在地表产生水平横波;使用两个三轴加速度计在地表采集地震波信号,得到8组一致性较好的实验信号。数据分析发现,地震波能量集中在55~250Hz;由传递函数相位方法得到的地震波速随频率区间选取变化;通过互相关分析得到的地震波波速约为110m/s;通过短时互相关方法计算得到的波速约为113m/s;短时互相关与传递函数相位法计算得到的声速结果相差不到3%。

单轴压缩下不同饱和度红砂岩横波特征研究

为了研究饱和度对岩石超声波横波传播规律影响,以红砂岩为研究对象,开展不同饱和度下入射频率分别为50、100、200 kHz的超声波横波传播实验,分析饱和度及入射频率对横波声学参数变化规律。结果表明:干燥至饱和状态,横波波速随饱和度增大呈非线性下降趋势,幅值衰减系数随饱和度增大呈非线性递增趋势,均满足三次函数关系,属于高度相关;整体分析发现横波波速受饱和度变化影响大于幅值衰减系数,幅值衰减系数拟合参数能较好反映岩样物理量的变化;基于敏感性及决定系数的综合考虑,建议今后采用100 kHz作为含水砂岩超声波横波测试优势频率。研究成果可为不同饱和度下岩石超声波测试技术发展提供参考。

软土地区浅层横波反射勘探技术的应用研究

选取一种适用于城市环境工程地质勘察和软土地基的高技术含量、低成本的地球物理勘探方法是当今的趋势。为此首先介绍了一种采用人工叩板法激发横波,并用水平传感器取代垂直传感器接收横波反射信号,使横波取代纵波进行反射地震勘探的方法与原理。然后在塘沽进修学校和富力城南昌路进行横波地震反射实验,并对结果进行分析。通过所举的试验实例证明,浅层横波反射地震勘探能提供100m以浅真正意义上的浅层剖面,完全能符合工程上的要求。

南湾水库泄洪试验洞波速测试研究

在南湾水库泄洪洞内布置松动圈测试断面,并在测试断面上设置风钻孔,进行纵波波速测试和松动圈厚度测试;采用地震折射相遇剖面法,对试验洞洞壁开展纵、横波速度测试,计算岩体动弹性模量、动剪切模量等力学参数。结果表明:声波在岩体中的传播速度越快,其对应的松动圈厚度越小;围岩岩体越致密、裂隙越少,声波在岩体中的传播速度就越快;岩体破碎时,其波速明显降低,岩体力学参数也相应降低,岩体力学性状明显弱化;弹性波波速与动弹性模量之间呈指数关系。

利用波速、密度和体积模量估计微裂隙岩体的渗透率演化

热致裂隙会引起储层岩石渗透率的显著增加,利用弹性波速、密度和弹性模量的改变预测裂隙引起的渗透率的变化。对Westerly花岗岩样进行了250℃、450℃、650℃和850℃的热处理,温度的升高引起了各向同性均布裂隙的长度、隙宽和密度的增加。采用去离子水作为孔隙流体,测试了10、30、50 MPa有效应力下的渗透率。对同一批岩样,在类似的有效应力水平下,渗透率与纵波与横波速度、体密度和静态体积模量有关。裂隙密度的演化采用Kachanov模型计算,随着有效应力的增加,裂隙闭合引起裂隙密度和渗透率的下降,但其他参数增加。热处理引起了渗透率和裂隙密度的系统性增加以及其他参数的减小。对干、饱和条件,渗透率和其他参数之间存在高相关系数经验关系式,并随有效应力而变化。大致来说,可以利用弹性波速、密度和弹性模量来预测各向同性破裂引起的渗透率的改变。然而,仍需要可靠的方法来提高这些用于建模和描述渗透率的实验室测量数据。

超声固体测温中波速与温度的相关性试验

波速与温度的相关性是超声固体测温的前提和基础,由于超声在固体介质中的波形复杂,其传播特性也很复杂,且尚未给出温度变化时波速与温度的理论公式,这在极大程度上限制了超声固体测温的精度和适用范围。理论分析了超声固体测温中声时的温度灵敏度,搭建了基于声时检测的超声固体测温原理性试验平台,在此基础上开展了波速与温度的相关性试验研究,得到了横波波速与温度的函数关系式及其影响规律,为高温条件下超声固体测温提供了依据。

金属套管对钻孔波速测试的影响问题探讨

波速测试中,决定波速测试精度的关键在于判断弹性波到达的初至时刻。实际测试中往往存在各种各样的干扰,使得初至时刻难以判别,这是长期以来困扰从事波速测试技术人员的难点。其中预埋套管对波速测试的数据影响不仅仅体现在套管内的部分,套管以下的深部测试数据也会受到不同程度的影响。套管对深部数据的影响是如何形成的,套管长度、材质与数据受影响的深度之间存在什么关系,除套管本身的长度、材质以外,数据受影响的深度与其他因素有没有关系?为了解答这一系列问题,构建了一个简化的波速测试模型,从理论上进行了初步的分析探讨。最终推导出了沿套管传播的折射波对直达S波影响深度的简易计算公式;并对钻孔波速测试中套管的选材、套管长度的确定给出了指导意见。

地震横波勘探及其在浅层岩土分层中的应用

简单论述了横波的基本特点,指出在松散层勘探中,横波勘探的优势主要在于探测精度高且不受饱水度的影响.因此,可以选择地震横波勘探进行第四纪松散层层序划分及厚度探测.并以广州市城市地质调查项目为例,介绍了地震横波勘探在浅层地层勘测中的数据采集方法,分析了地质解释依据,并结合波速测井方法对地层层面进行了划分.分析结果表明了多数岩土层与反射界面有较好的对应关系,用地震横波勘探结合波速测井进行第四纪松散层层序划分及厚度探测是可行的.

单孔法横波测井在工程勘察中的应用

介绍了横波测井的主要特点、勘探原理、野外工作方法、资料解释方法等,并结合一个工程实例具体说明其应用效果。

灰岩声波波速和力学参数之间的关系研究

首先利用非金属超声波仪器设备测量风化灰岩试样的纵波波速和横波波速,然后对试样开展单轴静抗压试验,对试验结果进行统计分析,得到纵波波速与横波波速和岩石单轴静抗压强度、静弹性模量及静泊松比之间的关系,并给出相应的拟合关系式.研究结果表明:纵波波速和单轴静抗压强度、纵波波速和静弹性模量之间具有良好的线性正相关性;横波波速和单轴静抗压强度、横波波速和静弹性模量之间也具有线性正相关性,但相关性不如纵波波速显著;纵波波速和静泊松比、横波波速与和静泊松比之间的相关性差.对于实际工程应用,可以根据给出的拟合关系式和纵波波速测量结果预测灰岩的单轴静抗压强度与静弹性模量.

波速确定地基承载力方法研究

研究目的:随着物探技术的发展,其在铁路工程地质勘察中的应用越来越广泛,特别是在艰险复杂山区、植被茂密的林区等,物探方法更具优势,有的铁路项目采用了以物探为主的综合勘察模式。但工程设计需要岩土承载力等参数,要研究解决物探精细化、定量化及提供岩土参数问题。本文以黏性土为例,拟研究建立一种基于横波波速确定地基承载力的新方法,通过研究波速与黏性土标贯击数之间的关系,建立波速与标贯击数的关系式,通过实测横波波速计算获得标贯击数,进而确定地基承载力。研究结论:(1)本文研究建立的基于横波波速确定地基承载力的模式准确可靠,在缺少钻探孔的地段是获得地基承载力的有效方法;(2)本文方法在不同地区应结合实地数据加以分析,不可直接套用;(3)地层变化较大的地区不适用本文方法,建议采用常规方法为主;(4)本研究成果可以用于地层结构较简单的山区勘察,精度能够满足铁路初步设计的需求。

砂岩波速与应力状态相关关系研究

地下工程开挖破坏原岩应力平衡,岩石发生变形甚至破坏。围岩应力状态是地下工程监测的重要项目之一,声波检测技术可以弥补许多原位测试的弊端。通过对某隧道围岩进行室内单轴压缩试验与声波检测,发现:P波波速变化与应力变化存在较好的一致性,峰前阶段,P波波速随应力的增大而增大,峰后阶段,P波波速随应力的减小而减小;在屈服以前,P波波速、S波波速与应力之间存在一定的正相关关系,P波波速、S波波速与应力之间存在一定的指数关系; S波与P波波速之间的比例(ξ)存在明显的阶段性(两个阶段),阶段分界点为峰值应变(应力)。