岩石声发射实验模拟【岩石发出的声音】

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文章导读：

• 1、高温高压下各种岩石的超声波速
• 2、岩石声发射法(AES)确定现今地应力
• 3、断裂活动特征分析
• 4、地震预测
• 5、实验室研究方法
• 6、声波法

高温高压下各种岩石的超声波速

当超声波的波长比所研究的物体小许多时，物体可以近似地看成无界的，可以证明，任意扰动产生的初动在介质中以纵波速度vP或横波速度vS传播。

波速υ是岩石的特性参数，波长λ是波速υ与频率f的比值，λ=υ/f。因而在进行岩石试样的超声波测试时，为了能利用公式(1)和(2)计算弹性波的速度，必须选择合适的试样尺寸和换能器的频率。

需要注意的是一般地层埋藏越深温度越高，由高温、高压超声波物理模型实验证明，超声波速度随温度增加而下降，若将压力和温度同时考虑则有时会出现速度倒转的现象。

温度越高，传播速度越大；一般情况下在固体中传播最快，液体中次之，气体中最慢。在钢铁中的速度是5300m/s；在铝中是6400m/s。实际上温度对声传播媒质的影响很大，尤其是低密度均质材料，声速变化比较大。

和特殊的标本形状，所用频率一般在106Hz以上。因此，实验室内测量得到的实际上是超声波在岩石中的速度。实验室内观测的主要方法是 行波 法。

基性岩石的造岩矿物如角闪石、辉石，vP大于0公里/秒。超基性岩中的造岩矿物例如橄榄石，vP达0公里/秒以上。石油的超声波速度随密度和压力的增大而增大，随温度的升高而减小。

岩石声发射法(AES)确定现今地应力

1、【答案】：材料在受到外荷载作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响，称为声发射。因此岩石的声发射与岩石经受的应力之间有一定的关系。

2、声发射地应力测量方法是近年来发展起来的一种利用岩石的凯瑟（Kaiser）效应测量岩石今古地应力大小的地应力测量方法。

3、声发射方法测定地应力的原理基于声发射活动中的凯塞效应。

断裂活动特征分析

1、断裂活动早期强烈、晚期变弱。胜北断层、永北断层属于陈南断层的主要伴生断层。它们是控制构造的主断层，具有产生早、延伸长、断距大、继承性强等特点。延伸长度一般达20～30km，沙河街组断距达1000m以上，基底断距达数千米。

2、基底主断裂和部分较大规模的基底次级断裂在裂谷初始期即已形成并剧烈活动，使基底快速拉开并下掉，从而形成半地堑型断陷。

3、藏东南区（三江区）活动断裂的突出特征是表现为一系列醒目的NW向走滑断裂带，如嘉黎断裂带、怒江断裂带、澜沧江断裂带、金沙江断裂带等。

4、呈现出南强北弱特点。(9)政和－海丰断裂带：是东南沿海规模较大的断裂带之一。断裂北起福建政和，向南延伸进入广东的大埔、海丰，走向20°～30°，宽20余千米。断裂带东部为上地幔斜坡带，西部是上地幔的幔坳构造区。

5、在磁异常图上，该断裂组位于异常的梯级带处，北侧异常为高值。 在重力异常图上，该带位于异常等值线呈大规模波状起伏的峰、谷转折带，这种特征也显示了断裂的存在。说明该带切割较深，具有深断裂特征。

地震预测

根据以上这些考虑，地震预测方法大致可以分为3类：地震地质、地震统计和地震前兆。地质方法是以地震发生的地质构造条件为基础，宏观地估计地点和强度的一个途径。

地震地质 地震发生在地壳中上层，故认定地震应属于地质过程。研究已发生的大地震的地质构造特点，应有助于今后判定何处具备发生大地震的地质背景。

在地震活动频繁的地区建立地震监测站。收集地震波数据。对数据进行分析，判断地震的可能性和发生时间。地震监测法的优点是可以准确预测地震的发生时间和地点，但缺点是需要建立大量的地震监测站，成本较高。

地震预报分地震长期预报、地震中期预报、地震短期预报、地震临震预报以及地震形势预测。地震长期预报 是对某一地区今后数年到数十年强震形势的粗略估计与概率性预测。

实验室研究方法

1、实验法分为三种：实验室实验法、自然实验法和现场实验法。（1）实验室实验法。

2、实验法是通过主动变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。实验法分为三种：实验室实验法、自然实验法与准实验法。

3、控制变量法 指在物理实验中往往存在着多种变化的因素，为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变，依次研究某一个因素的影响。

4、第三，三叶草实验室研究所采用综合研究方法。这种研究方式将定性和定量研究方法相结合，以全面、客观地了解问题的本质和影响。综合研究方法有助于研究者从多个角度和层面分析问题，并深入探究问题的根源和解决方案。

5、实验室实验法是在专门的实验室内，利用一定的仪器设备研究心理发展的一种方法。

声波法

抗滑桩使用混凝土的情况较多，一维杆使用反射波法对混凝土优劣的声速划分与用声波透射法不同，见表12-11。

照明法、声波法。照明法：通过调整光源的角度或强度来照亮管路，利用光的折射原理，将气泡的存在反射出来。声波法：通过敲击或轻拍管路，观察是否有气泡产生声音或泡泡破裂的声音。

声波法的弊端是加大成本及现场检测效率低。声波法测桩时的优点是准确性高，可定量分析出桩身缺陷的大小和确切部位。缺点是需埋声测管，即给施工带不的不便，又增加的成本，另外现场检测比较费时间，检测效率较低。

拉伸法：该方法将材料加工成圆柱形或方形试样，测量在不同拉伸应力下的应变，通过胡克定律计算出材料的弹性模量。该方法适用于大多数材料，但不适用于脆性材料。

井中声波透视法是用地下传播的声波进行探测的一种地下物探方法，也称为井中声波CT法。它研究的是2个钻孔之间岩石的声传播特性。井间声波CT技术是在一个钻孔中激发声波，在另一个钻孔中接收声波。

一种声速测井。常采用的是单发双收声系。一个发射探头，两个接收端。根据两个接收端的距差与接收时差来测量 接收端之间的岩体波速。

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