本文關鍵詞：海床含氣砂質沉積物的聲響應特性實驗研究

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【摘要】：淺層氣是海洋環(huán)境中重要的工程地質災害之一,在我國的黃渤海、東海和南海片區(qū)均有一定程度的分布,尤以東海近海片區(qū)分布最為典型。隨著我國海洋經(jīng)濟開發(fā)以及對能源需求的持續(xù)增長,一些工程建設將不可避免會在潛存淺層氣的海域范圍內(nèi)展開。深入研究海床含氣沉積物的聲學響應特性,進一步完善海洋含氣沉積物的探測技術和識別理論,對于海洋環(huán)境下相關基礎設施建設、能源和資源開采以及防災減災工程具有重要的意義。聲學探測是海底沉積物無損探測的主要手段。本文以我國東海杭州灣海床含氣砂質沉積物為研究對象,開展CT掃描實驗,獲取氣泡尺寸分布,依據(jù)氣泡共振規(guī)律,選取適宜的激振頻率,開展聲學響應特性實驗研究,并與Anderson-Hampton模型對比,提出改進的聲速模型。主要研究內(nèi)容如下:第一,改造完善實驗設備,基于GDS應力路徑三軸儀,增加彎曲-伸展元測試系統(tǒng)、帶有高精度低量程差壓傳感器的雙壓力室系統(tǒng),并配合自主研制高壓溶氣飽和儀,成功實現(xiàn)了含氣砂質沉積物的試樣制備和聲學實驗測試。第二,為了解含氣砂質沉積物中氣泡的賦存狀態(tài)與尺寸分布規(guī)律,自行設計加工了可用于含氣砂CT掃描的裝置,利用225kV-3D-micro-CT進行掃描,借助VGStudio MAX軟件處理掃描圖像,獲得了含氣砂質沉積物中的氣泡賦存形態(tài)和尺寸大小分布;利用Log-logistic概率密度描述氣泡尺寸分布規(guī)律,同時根據(jù)Log-logistic概率密度函數(shù)中參數(shù)屬性,預測了含氣砂質沉積物中孔隙率和含氣量變化時,氣泡尺寸分布規(guī)律。第三,基于氣泡尺寸分布規(guī)律,得到氣泡共振頻率的范圍,研究低于氣泡共振頻率下,含氣砂質沉積物的聲學響應,并結合室內(nèi)三軸砂樣尺寸大小,確定室內(nèi)聲學測試激振頻率范圍;選取適宜的激振頻率,開展聲學實驗,獲取了含氣砂質沉積物的幅值和聲速參數(shù)。最后,重點介紹Anderson-Hampton模型的適用性與局限,并與實驗實測數(shù)據(jù)對比,闡述了模型預測與實測結果差異性產(chǎn)生的原因。依據(jù)含氣量與壓縮波速關系,提出了改進的含氣砂質沉積物聲速響應模型;針對該模型參數(shù),進行靈敏度分析,檢驗了模型的適用性。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P75;P631

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1 程朋;海床含氣砂質沉積物的聲響應特性實驗研究[D];安徽理工大學;2017年

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本文編號：1283240