巖石受載內(nèi)部微裂紋擴(kuò)展及其震源機(jī)制反演有助于認(rèn)識宏觀裂紋擴(kuò)展過程的非線性斷裂力學(xué)行為.借助聲發(fā)射監(jiān)測手段,本文建立了僅涉及微裂紋張開/閉合和剪切滑移的位移不連續(xù)震源模型,通過各位置處傳感器耦合質(zhì)量標(biāo)定及點(diǎn)源遠(yuǎn)場P波矩張量反演獲得了含預(yù)制裂紋砂巖受載過程的震源機(jī)制解及時(shí)變響應(yīng)特征,在全局坐標(biāo)系下分析了微裂紋的三種斷裂力學(xué)行為.結(jié)果表明:在位移不連續(xù)模型中,震源矩張量特征值與試樣泊松比之間必須滿足特定約束條件,該約束條件下的優(yōu)化問題可采用拉格朗日乘子和Levenberg-Marquardt迭代法求解;受載砂巖裂紋擴(kuò)展過程中,聲發(fā)射震源以剪切滑移機(jī)制占優(yōu),微裂紋空間取向及運(yùn)動(dòng)方向與試樣宏觀主裂紋夾角平均值分別為40.9°和17.7°;對微裂紋體積分解表明巖體微觀破裂機(jī)制以沿X方向Ⅰ型張開為主,而沿Y方向的Ⅱ型斷裂滑移方向與試樣全局變形方向相一致,由于試樣內(nèi)部晶粒分布非均質(zhì)性造成了少量沿Z方向的Ⅲ型平面外微裂紋滑移行為;受載砂巖裂紋擴(kuò)展過程中微裂紋模式角與震源極性值變化趨勢一致、利用震源震級評估的局部應(yīng)力降值與實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果相吻合,這兩者均表明了位移不連續(xù)模型在震源機(jī)制定量反演中的適用性. 

【文章來源】：地球物理學(xué)報(bào). 2020,63(07)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：17 頁

【部分圖文】：

聲發(fā)射到時(shí)確定及其不同方法對比

典型聲發(fā)射波形及其P波到時(shí)與起跳幅值確定

根據(jù)聲發(fā)射P波到時(shí)數(shù)據(jù)，采用單純形定位穩(wěn)健算法對聲發(fā)射源進(jìn)行定位．在FS-0.15-2試樣實(shí)驗(yàn)中共記錄到6455個(gè)聲發(fā)射事件，其中2198個(gè)事件被定位．為了定量評價(jià)定位事件的精度，本文定義并計(jì)算各個(gè)事件定位誤差（式（7）），其分布如圖5e所示．其中90%以上定位事件的誤差在5mm以內(nèi)，1149個(gè)（52.27%）事件定位精度在2.5 mm以內(nèi)（其空間分布見圖5(a—d））．這些定位事件密集區(qū)與裂紋擴(kuò)展路徑、試樣破壞宏觀主裂紋（圖5f）相吻合，這表明了本文到時(shí)拾取及定位算法的可靠性．圖5 FS-0.15-2試樣聲發(fā)射定位及破壞圖

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3598070