煤系地层中典型地质小构造的弹性波传播特性分析
发布时间：2019-10-17 10:18
【摘要】：煤系地层地质构造复杂多变,会对弹性波探测产生影响,本文旨在分析煤系地层小构造对弹性波传播特性的影响,为弹性波在实际煤系地层中的探测提供基本理论支持。结合弹性波传播理论,针对煤系地层信道特点以及煤系地层中的小断层、小陷落柱和采空区的特点,选用不同的方法建立了弹性波在小断层、小陷落柱以及采空区中的传播模型,对弹性波在小断层、小陷落柱、采空区中的传播特性进行了具体的分析。主要完成了以下工作:(1)分析煤系地层的信道特点。结合弹性波的反射、透射、衰减等相关理论,分析了煤系地层的分层特性、波导特性、滤波特性和多径效应特性,为分析弹性波的传播特性提供理论基础。(2)分析煤系地层中小断层、小陷落柱和采空区的特点。简要介绍了煤系地层中小构造的类型,重点分析了小断层、小陷落柱、采空区的特点,为探究小断层、小陷落柱和采空区对弹性波传播的影响奠定基础。(3)对弹性波在含小断层的煤系地层中的传播进行有限元模拟并对其传播特性进行分析。建立了煤系地层(含小断层)的等效裂隙各向异性介质模型,推导了位移表示的裂隙各向异性弹性波动方程,在此基础上进行有限元数值模拟,分析了小断层对弹性波传播的滤波特性以及断距对弹性波传播的影响。(4)建立弹性波在小陷落柱中的传播模型并进行仿真分析。选用筒状小陷落柱进行研究,建立等效介质模型,在此基础上推导了弹性波在小陷落柱中传播时各类波的反射系数和透射系数,建立了弹性波经小陷落柱后产生的反射波与透射波的位移函数模型。用MATLAB进行仿真,其结果与COMSOL有限元仿真的结果进行分析对比,验证了所建模型的合理性。分析入射角、震源频率对各类波的反射系数、透射系数的影响,以及小陷落柱对弹性波的滤波特性。(5)建立弹性波在采空区中的传输函数并进行仿真分析。建立采空区的等效介质模型,在此基础上建立采空区的传输函数模型。利用MATLAB仿真,分析采空区对弹性波的滤波特性。
【图文】：
0邋２００逦４００逦６００逦８００逦１０００逡逑ｍｚ逡逑图２．４邋Ｌｏｖｅ型槽波能量分布比率与频率的关系逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．４邋Ｔｈｅ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋Ｌｏｖｅ邋ｍｏｄｅ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｗａｖｅ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ逡逑２．２．４多径效应逡逑与无线电波在大气中传播类似，弹性波在煤系地层传输时，会因煤层与上下逡逑围岩的介质性质的不同而产生多次反射造成多径效应，所以接收到的信号是由逡逑不同传播路径的信号组合而成。图２．５为射线法表示的弹性波在煤系地层中传播逡逑的示意图。由于弹性波的传播路径不同，传播距离不同，所以不同路径的波到逡逑达时间不同，相位也不相同。不同相位的多个信号在接收端迭加，，方向相同时逡逑会因迭加而加强，方向相反时会因迭加而减弱［６３］。当震源处激发出一个脉冲信逡逑号，经过煤系地层信道后，接收端接收到的是脉冲串，即多径会造成信号的时逡逑域扩展。逡逑＾逦围岩逡逑／达射波逦逡逑／邋，，%迹荆保蓿欢范瓷洳ǎ垮澹у义希慑澹澹掊危苠澹澹蓿蓿蓿海海海海海唬掊澹苠义先醇し⒌
本文编号：2550511
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