海床含氣砂質(zhì)沉積物的聲響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、淺層氣是海洋環(huán)境中重要的工程地質(zhì)災(zāi)害之一，在我國(guó)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(guó)海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)以及對(duì)能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)，一些工程建設(shè)將不可避免會(huì)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(xué)響應(yīng)特性，進(jìn)一步完善海洋含氣沉積物的探測(cè)技術(shù)和識(shí)別理論，對(duì)于海洋環(huán)境下相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、能源和資源開采以及防災(zāi)減災(zāi)工程具有重要的意義。
　　聲學(xué)探測(cè)是海底沉積物無(wú)損探測(cè)的主要手段。本文

2、以我國(guó)東海杭州灣海床含氣砂質(zhì)沉積物為研究對(duì)象，開展CT掃描實(shí)驗(yàn)，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(xué)響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)研究，并與Anderson-Hampton模型對(duì)比，提出改進(jìn)的聲速模型。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　第一，改造完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備，基于GDS應(yīng)力路徑三軸儀，增加彎曲-伸展元測(cè)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(shí)現(xiàn)了含氣砂質(zhì)沉積物的試樣制備和聲學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

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　　第二，為了解含氣砂質(zhì)沉積物中氣泡的賦存狀態(tài)與尺寸分布規(guī)律，自行設(shè)計(jì)加工了可用于含氣砂CT掃描的裝置，利用225kV-3D-micro-CT進(jìn)行掃描，借助VGStudio MAX軟件處理掃描圖像，獲得了含氣砂質(zhì)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(shí)根據(jù)Log-logistic概率密度函數(shù)中參數(shù)屬性，預(yù)測(cè)了含氣砂質(zhì)沉積物中孔隙率和含氣量變化時(shí)，氣泡尺寸分布規(guī)律。

4、>　　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(zhì)沉積物的聲學(xué)響應(yīng)，并結(jié)合室內(nèi)三軸砂樣尺寸大小，確定室內(nèi)聲學(xué)測(cè)試激振頻率范圍;選取適宜的激振頻率，開展聲學(xué)實(shí)驗(yàn)，獲取了含氣砂質(zhì)沉積物的幅值和聲速參數(shù)。
　　最后，重點(diǎn)介紹Anderson-Hampton模型的適用性與局限，并與實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，闡述了模型預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)結(jié)果差異性產(chǎn)生的原因。依據(jù)含氣量與壓縮波速關(guān)系，提出了改進(jìn)的含氣砂質(zhì)沉積物聲速響應(yīng)