巖石裂隙電學譜紋特征的實驗研究.pdf

1、巖石裂隙屬于巖體中較低的構造層次,同樣控制著巖體工程的穩(wěn)定性,與地下流體的流動和運移、油氣的儲藏等也息息相關,因此對巖石裂隙的研究具有重大的意義。
　　 目前巖石裂隙測試方法主要有直接識別法、地球物理方法、構造物理模擬、聲頻譜檢測和人工智能技術等等。但由于巖石裂隙成因的復雜性、控制和影響的多因素性、形成和發(fā)育的隨機性和分布的高度非均質性,給裂隙的研究帶來極大的困難,所以已有的研究方法存在各自的缺陷和局限,裂隙的分布規(guī)律還未得到十

2、分清晰的認識。水溶液在巖石裂隙中的存在,為帶電離子定向流動提供了通道。進行巖石電學性質的研究,可以借助微小的離子物質,攜帶走有關裂隙結構的信息。
　　 在前人對巖石電學性質研究和應用的基礎上,為了找到有關裂隙方面的參數(shù),本文對含水巖石進行了電學譜紋測試的實驗研究。建立了變頻交流測試系統(tǒng),對安山巖、凝灰?guī)r、流紋巖、大理巖、片巖、灰?guī)r等九類四十三塊巖石在50Hz至600kHz頻段范圍內實現(xiàn)了無激發(fā)極化巖石電阻測試,取得巖石裂隙電阻R

3、按交流頻率f排列的測試譜結果,每一個巖石試件布置多條不同方位測線,其測試譜線集中繪在一個圖形中,形成巖石裂隙電阻譜線族,即譜紋。
　　 從典型譜紋符號特征、各譜曲線的相關性和裂隙對頻率的敏感性三個方面進行譜紋特征的分析,得到:巖石裂隙的電阻隨著頻率的增大有兩種情形,一是隨著頻率的增大,巖石電阻先減小后增大,二是隨著頻率的增大,巖石電阻一直減小,根據(jù)增大或減小的速度和幅度不同,提取出十二種典型譜紋圖形符號；同一試件電學譜紋形狀與測

4、線的長短和方位無關,但各譜曲線為各向異性；主要礦物為片狀,且呈定向排列的巖石,其電學譜紋的各條譜曲線也呈定向排列。
　　 建立并聯(lián)電路模型,利用級數(shù)的展開和變量代換將電路阻抗模轉換為多項式表達式,所得表達式與對實驗數(shù)據(jù)擬合分析得到的表達式相對應,說明所用組合電路模型能很好地表達巖石裂隙電阻的變頻特性。
　　 所取得的巖石裂隙典型電學譜紋符號,可用于識別不同巖石裂隙群體特征,為巖石裂隙的檢測和比對提供了新的方法；該研究將電