巖石裂隙電學(xué)譜紋特征的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、巖石裂隙屬于巖體中較低的構(gòu)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(dòng)和運(yùn)移、油氣的儲(chǔ)藏等也息息相關(guān),因此對(duì)巖石裂隙的研究具有重大的意義。
　　 目前巖石裂隙測(cè)試方法主要有直接識(shí)別法、地球物理方法、構(gòu)造物理模擬、聲頻譜檢測(cè)和人工智能技術(shù)等等。但由于巖石裂隙成因的復(fù)雜性、控制和影響的多因素性、形成和發(fā)育的隨機(jī)性和分布的高度非均質(zhì)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(rèn)識(shí)。水溶液在巖石裂隙中的存在,為帶電離子定向流動(dòng)提供了通道。進(jìn)行巖石電學(xué)性質(zhì)的研究,可以借助微小的離子物質(zhì),攜帶走有關(guān)裂隙結(jié)構(gòu)的信息。
　　 在前人對(duì)巖石電學(xué)性質(zhì)研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)上,為了找到有關(guān)裂隙方面的參數(shù),本文對(duì)含水巖石進(jìn)行了電學(xué)譜紋測(cè)試的實(shí)驗(yàn)研究。建立了變頻交流測(cè)試系統(tǒng),對(duì)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(nèi)實(shí)現(xiàn)了無激發(fā)極化巖石電阻測(cè)試,取得巖石裂隙電阻R

3、按交流頻率f排列的測(cè)試譜結(jié)果,每一個(gè)巖石試件布置多條不同方位測(cè)線,其測(cè)試譜線集中繪在一個(gè)圖形中,形成巖石裂隙電阻譜線族,即譜紋。
　　 從典型譜紋符號(hào)特征、各譜曲線的相關(guān)性和裂隙對(duì)頻率的敏感性三個(gè)方面進(jìn)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(hào)；同一試件電學(xué)譜紋形狀與測(cè)

4、線的長(zhǎng)短和方位無關(guān),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(xué)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(jí)數(shù)的展開和變量代換將電路阻抗模轉(zhuǎn)換為多項(xiàng)式表達(dá)式,所得表達(dá)式與對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合分析得到的表達(dá)式相對(duì)應(yīng),說明所用組合電路模型能很好地表達(dá)巖石裂隙電阻的變頻特性。
　　 所取得的巖石裂隙典型電學(xué)譜紋符號(hào),可用于識(shí)別不同巖石裂隙群體特征,為巖石裂隙的檢測(cè)和比對(duì)提供了新的方法；該研究將電