【摘要】：雙相多孔介質(zhì)是自然界中普遍存在的一種工程材料,地球上具有重大經(jīng)濟(jì)意義的儲(chǔ)油層、地表層、海岸層等也大都是飽含流體的雙相多孔介質(zhì),對(duì)雙相多孔介質(zhì)進(jìn)行研究具有重要的工程實(shí)踐價(jià)值。自Biot理論建立以來,雙相多孔介質(zhì)理論及其波動(dòng)問題得到了廣泛而持續(xù)的研究,但仍存在不少局限。對(duì)于多相多孔介質(zhì)而言,雙相多孔介質(zhì)是基礎(chǔ)；對(duì)于波動(dòng)問題分析而言,多孔介質(zhì)波動(dòng)理論是關(guān)鍵。因此,全面分析雙相多孔介質(zhì)中波的傳播特性及其相關(guān)問題,可為近些年來引起關(guān)注的非飽和多孔介質(zhì)、雙重孔隙介質(zhì)等更為復(fù)雜的多相多孔介質(zhì)的波動(dòng)分析及其進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ),具有重要的理論意義。 本文首先對(duì)常用于雙相多孔介質(zhì)波動(dòng)分析的Biot理論與修正的Biot理論進(jìn)行了全面比較,分析了兩者之間的應(yīng)力區(qū)別及其對(duì)應(yīng)關(guān)系,推導(dǎo)得到了Biot彈性系數(shù)(A、 R、 Q、 N)的多種不同表達(dá)式,提出了可以用來判別孔隙流體壓力符號(hào)的確切含義及其正方向的可靠方法,澄清了以往研究中容易被誤解和混淆的參數(shù),為后續(xù)的雙相多孔介質(zhì)波動(dòng)分析奠定了理論基礎(chǔ)。 其次在考慮模量-孔隙率-泊松比關(guān)系下,對(duì)雙相多孔介質(zhì)中體波的理論求解進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。通過數(shù)值計(jì)算,全面分析了固體顆粒壓縮性、孔隙率、泊松比、流體粘滯系數(shù)等參數(shù)對(duì)三種體波(P1、P2、S波)的傳播速度與衰減系數(shù)的影響,并通過退化分析與以往研究中不考慮模量-孔隙率-泊松比關(guān)系的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。 接著對(duì)半空間雙相多孔介質(zhì)表面Rayleigh波的理論求解進(jìn)行了詳細(xì)、嚴(yán)密的推導(dǎo),得到了自由透水、自由不透水、剛性透水、剛性不透水等四種不同邊界下的Rayleigh波特征方程,通過數(shù)值計(jì)算分析了上述四種不同邊界下Rayleigh波的彌散和衰減特性。對(duì)勢(shì)函數(shù)中考慮兩種壓縮波(P1、P2波)與僅考慮一種壓縮波(P1或P2波)下半空間雙相多孔介質(zhì)表面Rayleigh波的理論求解進(jìn)行比較,通過具體算例討論了以下三種不同求解下Rayleigh波的傳播特性：(1)勢(shì)函數(shù)中考慮P1和P2波；(2)勢(shì)函數(shù)中僅考慮P1波；(3)勢(shì)函數(shù)中僅考慮P2波。 然后對(duì)雙相多孔介質(zhì)半空間上覆蓋有另一種雙相多孔介質(zhì)時(shí)Love波傳播問題的理論求解進(jìn)行了詳盡、嚴(yán)密的推導(dǎo),得到了Love波彌散方程,并對(duì)以往研究中直接給出的參數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)及分析,澄清了其真實(shí)含義�；诖�,通過退化分析討論了以下三種不同覆蓋層中的Love波問題：(1)雙相多孔介質(zhì)半空間上覆蓋有彈性固體；(2)彈性固體半空間上覆蓋有雙相多孔介質(zhì)；(3)彈性固體半空間上覆蓋有另一種彈性固體。通過數(shù)值計(jì)算對(duì)彈性固體中多階模態(tài)Love波傳播特性進(jìn)行了分析。 最后對(duì)以往波動(dòng)研究中常用的兩種傳播速度進(jìn)行了理論分析,通過數(shù)值計(jì)算比較和討論了上述兩種不同傳播速度下雙相多孔介質(zhì)中三種體波的彌散特性�；谇懊鎸�(duì)半空間雙相多孔介質(zhì)表面Rayleigh波的研究,通過與半空間彈性固體表面Rayleigh波理論求解進(jìn)行比較,指出了兩者形式上的共性以及本質(zhì)上的差異,并以雙相多孔介質(zhì)為例,通過數(shù)值計(jì)算分析了四種不同邊界下半空間表面Rayleigh波傳播速度與三種體波傳播速度之間的大小關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O357.3
【圖文】：

研究中沒有考慮介質(zhì)參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系。例如，在研究孔隙率的影響孔隙率的不斷增大，楊梭等(1996)仍假設(shè)其它的介質(zhì)參數(shù)為常數(shù)，如雙質(zhì)的固體骨架體變模量。這樣的處理顯然與實(shí)際情況不相符，周鳳璽和0U)中的研究也存在類似問題。Kim et o/(2002a, 2002b)在分析時(shí)只取了的離散值，不能真實(shí)、全面地反映介質(zhì)參數(shù)對(duì)體波傳播特性的影響。盡管不少學(xué)者在考慮或不考慮固體顆粒壓縮性下對(duì)雙相多孔介質(zhì)中波進(jìn)行了研究，但并沒能夠反映出固體顆粒壓縮性對(duì)波傳播特性的影響，關(guān)于雙相多孔介質(zhì)中考慮或不考慮固體顆粒壓縮性時(shí)平面波傳播特性不是在同一篇文獻(xiàn)中，也不是在相同的介質(zhì)參數(shù)下進(jìn)行的，或者所研究同，因此無法對(duì)兩者的結(jié)果進(jìn)行比較。雙相多孔介質(zhì)中Rayleigh波研究?jī)?nèi)外研究現(xiàn)狀圓形基礎(chǔ)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2782986