缺陷岩体纵波传播特性分析技术

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 节理非线性变形特性及本构模型

1.2.2 节理、裂隙及孔隙等岩体缺陷对应力波传播的影响

1.2.3 含缺陷岩石的声波测试及信号分析

1.3 本书主要内容

第2章 纵波法向穿越弹性非线性变形单节理时的传播特性

2.1 岩体节理法向单调加载变形本构模型

2.1.1 以往模型简述及其数学缺陷分析

2.1.2 统一指数模型概述

2.2 岩石节理法向变形本构关系的改进

2.2.1 新模型的建立

2.2.2 新模型数学性质分析

2.2.3 试验数据模拟

2.3 岩体节理法向循环加载本构模型

2.3.1 以往模型简述

2.3.2 统一节理法向循环加载本构模型

2.3.3 模型验证与分析

2.3.4 试验结果拟合

2.4 改进的节理弹性非线性模型及动态推广

2.5 改进模型的节理透射、反射系数近似解析解

2.5.1 线性位移不连续模型透射、反射系数解析解

2.5.2 线性位移不连续模型理论解

2.5.3 改进模型节理透射、反射系数近似解析解

2.5.4 近似解析计算及参数研究

2.6 半数值半解析计算

2.6.1 一维波动方程特征线法与位移不连续模型

2.6.2 透射波、反射波质点速度数值差分格式

2.6.3 线性位移不连续模型计算

2.6.4 非线性位移不连续模型计算及参数研究

2.6.5 半数值解与近似解析解误差分析

2.6.6 半数值解与UDEC模拟结果对比分析

第3章 纵波法向穿越弹性非线性变形平行多节理的传播特性

3.1 半数值半解析计算方法

3.2 计算分析

3.2.1 线性位移不连续模型计算分析

3.2.2 非线性位移不连续模型计算

3.3 不同脉冲传过大间距多节理时的透射特性

3.3.1 节理条数对透射波形和透射系数的影响

3.3.2 节理奈数对透射波能量的影响

3.3.3 节理条数对透射波频率组成的影响

3.3.4 节理条数对透射波时间延迟的影响

3.4 地震P波传过大间距多节理时的透射特性

3.4.1 地震P波数据分析

3.4.2 参数研究

3.4.3 地震P波传过单节理时的透射特性

3.4.4 地震P波传过5条节理时的透射特性

3.4.5 地震P波传过10条节理时的透射特性

3.5 尾波效应分析

3.5.1 尾波概念的提出

3.5.2 尾波效应初探

第4章 纵波在双重非线性岩石中传过单节理时的传播规律

4.1 基于非线性波动方程及其近似位移波解的计算理论

4.1.1 理论分析

4.1.2 计算结果与分析

4.2 基于岩石本构模型及有限差分法的计算理论

4.2.1 非线性岩石模型

4.2.2 理论分析

4.2.3 参数研究和结果分析

4.2.4 线性岩石与非线性岩石中非线性节理的比较

4.2.5 节理参数对P波透射特性的影响

4.2.6 节理位置对透射系数的影响

4.2.7 岩石非线性系数对透射系数的影响

4.2.8 频谱分析

第5章 纵波传过双重非线性成组节理时的传播规律

5.1 计算理论

5.2 计算参数

5.2.1 节理条数对透射波形的影响

5.2.2 节理间距对透射波形的影响

5.2.3 岩石非线性系数对透射波形的影响

5.2.4 节理间距对透射波能量的影响

5.2.5 透射波形整体分析

5.2.6 P波传过9条小间距成组节理后的透射波

第6章 缺陷岩石声学特征及其小波时频分析技术

6.1 岩芯及钻孔声波测试工作原理和特性

6.1.1 实验用探头及分析仪工作原理

6.1.2 激发信号特征

6.1.3 声波测井及换能器工作原理

6.2 缺陷岩石材料中声波信号衰减机理

6.2.1 黏滞吸收机理

6.2.2 声衰减与频率的关系

6.3 缺陷岩石声波实验思想

6.3.1 实验思想

6.3.2 声波信号的提取

6.3.3 波谱分析的范围与精度

6.4 缺陷岩石声波信号处理方法

6.4.1 Fourier谱计算

6.4.2 小波变换理论及分析方法

6.5 小波变换程序实现和激发信号的小波分析

6.6 工程应用

6.6.1 工程背景

6.6.2 测井岩体及特征

6.6.3 岩体超声波分级及波谱特征分析

6.6.4 多参数岩体超声波分级法

6.7 饱水对缺陷岩石声学特性的影响

6.7.1 岩样特征和试验方法

6.7.2 试验结果及分析

第7章 岩芯卸荷扰动的声学反应与卸荷敏感岩体

7.1 岩芯卸荷扰动特征及其影响因素

7.1.1 岩芯卸荷扰动特征

7.1.2 岩芯卸荷扰动影响因素

7.2 岩芯声波信号的波谱及小波分析

7.3 卸荷敏感岩体的工程对策

附录

附录A MATLAB单节理处纵波透射的差分计算程序

附录B MATLAB快速小波变换计算程序

附录C 基于非线性波动方程及近似位移波解的P波透射波MATLAB计算程序

附录D 基于岩石本构模型及有限差分法计算P波透射波的MATLAB计算程序

附录E 含成组节理的双重非线性岩石介质中P波传播的MATLAB计算程序

附录F 岩石声波信号小波时频分析MATLAB计算程序

参考文献

《缺陷岩体纵波传播特性分析技术》主要介绍缺陷岩体中纵波传播规律及分析方法。全书共分7章，主要内容包括：节理非线性变形对弹性纵波在单节理和平行多节理处多重透射和反射规律的影响，节理岩体双重非线性弹性介质中的纵波传播规律，含缺陷岩体声波实验，含缺陷岩体声波信号处理技术与时频分析，含缺陷岩体的卸荷敏感及声学反应等。
　　《缺陷岩体纵波传播特性分析技术》可供土木、地质、石油、采矿、水利水电、交通、国防等领域从事岩土工程和工程物理探测及相关专业的生产、科研和教学人员阅读参考，也可作为大专院校工程地质、地球物理、石油工程、采矿工程、水利工程、岩土工程等专业高年级本科生和研究生的教学参考书。