成果名称 ---【 内时理论在岩石粘弹性数值模拟研究中的应用 】

基本信息
所属机构
中国科学技术大学
主题词
内时理论;岩石蠕变;粘弹模型
研究起止时间
2003.01 至2005.12
成果公报内容
该课题来自国家自然科学基金(批准号40274057)。属于基础应用研究。以岩石粘弹性为研究目标,以岩石样品的循环加卸载和蠕变实验为基础,分别用内时理论和P-M模型来确定有关非线性参数,得出岩石粘弹性模型的本构方程,再应用于地球介质粘度的计算。 岩石介质由于自身的不均匀性可以认为是非线性粘弹性介质,它的重要特征就是应力-应变的滞回现象。对不同的岩石样品在MTS伺服压机上进行一系列的循环加卸载(或蠕变)实验,得到了不同的滞回(或蠕变)曲线。在滞回和残余应变这两个岩石非弹性特性最明显的标志上,将内时理论引入到岩石特性的研究中来。在地震学中感兴趣的中等应变水平(10-6-10-3),得到了反映岩石非弹性特性的内时模型和衰减随着应变振幅的增大而增大结论。 波速与应力的多值关系给实际工作带来了一系列的不确定性。但波速与应变的关系是单值的。可用非线性模量,将波速转化为应变的单值函数,推导出砂岩样品的波速计算公式。来预测其波速在不同压力状态或不同深度时的变化。 为了研究了微观模型参数变化对宏观力学性质(如应力-应变曲线和动静态弹性模量等)的影响,引入了P-M模型,是一种从微观概率分布入手研究滞回现象的理论。结合实验数据推算出岩石样品的模型参数,利用这些参数得出其它组的理论曲线,发现理论曲线与实验曲线、弹性模量曲线基本吻合。 在研究地球介质的粘弹性时,用岩石样品在恒定压力下的蠕变实验,得到岩石的蠕变曲线。反演结果认为用标准线性体模型来表示地球介质的粘弹性较好。然后计算和分析了各元件模量与整体模量的数值关系。在此基础上,再来处理青海共和地震后的余震序列和垂直形变资料,得出弛豫时间和地球介质的粘度。认为青海共和地区在震源深度以下的地壳介质粘度为 1019PaS,与国外有关文献研究结果为同一量进行数值模拟,将实验,理论和应用结合起来,应用于地球粘弹性的研究。


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