微观裂隙变形及其对宏观波速压力依赖性的影响研究

摘要

裂隙闭合过程中，传统理论往往假设椭圆裂隙的长轴保持不变，而只有短轴发生变化。受应力扰动作用的影响，裂隙表面应力并非均匀分布，这导致裂隙闭合过程中，裂隙的长短轴可能都会发生变化。为了系统研究这一变形过程，首先构建椭圆形裂隙模型，结合裂隙闭合规律，验证数值模型的精度。在此基础上，构建随机介质模型，引入有效介质理论，探究裂隙变形对波速的影响以及其与实际波速压力依赖性之间的联系。研究表明，裂隙的闭合对纵波影响较大，而横波影响可以忽略。对于包含多种不同裂隙模型，模拟结果表明裂隙闭合过程纵横波均没有出现显著的阶跃性，不同裂隙模型波速的压力依赖性更多体现在实际闭合压力的差异以及线性段斜率。该研究能够为未来利用波速压力依赖性反演地下裂隙的分布以及几何统计参数奠定理论基础。

关键词

裂隙长短轴 / 数值模拟 / 波速

基金资助

上海建科集团科研创新项目（KY10000038.20230018）; 北京市自然科学基金青年项目（8244059）; 中国博士后科学基金（2022M713473）; 流域水循环模拟与调控国家重点实验室开放研究基金（IWHR-SKL-KF202218）