不同岩性及含水率的岩石声波传播规律试验研究

›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (9): 2527-2533.

不同岩性及含水率的岩石声波传播规律试验研究

陈旭¹，俞缙¹，李宏²，蔡燕燕¹，张亚洲¹，穆康¹

1. 华侨大学岩土工程研究所，福建厦门 361021；2. 大连理工大学土木与水利学院，辽宁大连 116024

收稿日期:2013-04-20 出版日期:2013-09-11 发布日期:2013-09-13
通讯作者: 俞缙，男，1978年生，博士，副教授，硕士生导师，主要从事岩土动力学与隧道工程方面的科研及教学工作。E-mail: bugyu0717@hqu.edu.cn E-mail: goodmancx@sina.com
作者简介:陈旭，男，1988年生，硕士研究生，主要从事岩石力学与试验方面的研究工作
基金资助:
国家重点基础研究发展计划(973)项目(No. 2011CB013503)；国家自然科学基金项目(No. 51109084)；福建省自然科学基金资助(No. 2013J05079)；厦门市科技计划项目(No. 3502Z20133021)；泉州市科技计划项目(No. 2012Z92)。

Experimental study of propagation characteristics of acoustic wave in rocks with different lithologies and water contents

CHEN Xu¹，YU Jin¹，LI Hong²，CAI Yan-yan¹，ZHANG Ya-zhou¹，MU Kang¹

1. Institute of Geotechnical Engineering, Huaqiao University, Xiamen, Fujian 361021, China; 2. School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China

Received:2013-04-20 Online:2013-09-11 Published:2013-09-13

摘要/Abstract

摘要： 利用智能声波仪对红砂岩、大理岩和花岗岩试样在干燥及饱和条件下进行了声波纵波透射试验，研究声波在岩石中传播的速度特征，同时利用傅里叶变换及小波变换研究声波在岩石中传播的波形、波幅衰减规律、波谱特征。结果表明：（1）红砂岩、大理岩和花岗岩在饱和状态下的纵波波速比其在干燥状态下略高。（2）岩石纵波速度受到岩石的致密程度、孔隙度、密度及硬度的影响。（3）在同样的激发信号下，饱水的砂岩、大理岩、花岗岩岩样声波信号能量集中在低频部分较多，而干燥岩样声波信号能量集中在高频部分较多。（4）饱水的3种岩样声波信号能量衰减较快，尾波不发育；干燥的3种岩样声波信号能量衰减较慢，尾波较发育。（5）穿过岩石的声波信号的波速、波形的时域特征、频域特征及时-频域特征能在一定程度上反映出岩石内部的孔隙及微裂隙的发育情况和岩石含水情况等特征。

关键词: 岩石力学, 声波, 频谱, 傅里叶变换, 小波变换

Abstract: P-wave propagation tests of red sandstone, marble and granite samples were carried out under dry and water-saturated condition using nonmetal sonic wave testing system to study the velocity characteristics of P-wave propagation in different rocks. Rules of wave form, wave attenuation and wave spectrum were researched using Fourier and wavelet transforms. The experimental results indicate that: (1) The longitudinal wave velocities of red sandstone, marble and granite samples under water-saturated condition are slightly higher than those under dry condition. (2) P-wave velocity of rock samples are influenced by density, porosity and hardness. (3) With the same trigger signal, the energy concentrates on the low frequency band under water-saturated condition, and focuses on the high frequency band of the same samples under dry condition. (4) The energy of acoustic wave signals of the three kinds of samples under water-saturated condition attenuates rapidly, with plump coda wave. The energy of dry samples attenuates slowly, with shriveled coda wave. (5) The distribution of interior pores and microcracks and conditions of water contents in rock are reflected by the wave velocity and wave form of acoustic signal, which are presented in time, frequency and time-frequency domain.

Key words: rock mechanics, acoustic wave, frequency spectrum, Fourier transform, wavelet transform

中图分类号:

TU 459

陈旭，俞缙，李宏，蔡燕燕，张亚洲，穆康 . 不同岩性及含水率的岩石声波传播规律试验研究[J]. , 2013, 34(9): 2527-2533.

CHEN Xu ，YU Jin ，LI Hong ，CAI Yan-yan ，ZHANG Ya-zhou ，MU Kang . Experimental study of propagation characteristics of acoustic wave in rocks with different lithologies and water contents[J]. , 2013, 34(9): 2527-2533.

参考文献

相关文章 15

[1]	张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[2]	陈文化, 张谦. 地铁列车进出站时土层空间振动特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3656-3661.
[3]	大久保诚介, 汤杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[4]	张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[5]	马秋峰, 秦跃平, 周天白, 杨小彬. 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2673-2685.
[6]	田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
[7]	金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[8]	陈国庆, 唐鹏, 李光明, 张广泽, 王栋, . 岩桥直剪试验声发射频谱特征及主破裂前兆分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1649-1656.
[9]	苏国韶, 燕思周, 闫召富, 翟少彬, 燕柳斌, . 真三轴加载条件下岩爆过程的声发射演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1673-1682.
[10]	王宇, 艾芊, 李建林, 邓华锋, . 考虑不同影响因素的砂岩损伤特征及其卸荷破坏细观特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1341-1350.
[11]	李晓照, 戚承志, 邵珠山, 屈小磊, . 基于细观力学脆性岩石剪切特性演化模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1358-1367.
[12]	陈卫忠, 李翻翻, 马永尚, 雷江, 于洪丹, 邢天海, 郑有雷, 贾晓东, . 并联型软岩温度-渗流-应力耦合三轴流变仪的研制[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1213-1220.
[13]	李成武, 付帅, 解北京, 李光耀, 宛天宇. 煤体静载破坏中低频磁场变化特征及产生机制研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 481-488.
[14]	郑广辉, 许金余, 王鹏, 方新宇, 王佩玺, 闻名, . 冻融循环作用下层理砂岩物理特性及劣化模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 632-641.
[15]	孙钱程, 郑民总, 李邵军, 郭浩森, 程远, 裴书锋, 江权, . 柱状节理岩体隧洞松弛深度的变异特性与确定方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 728-736.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed