弹性波在含球型双夹杂的双重孔隙介质中的散射

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多孔介质材料中波的传播理论和吸声理论在石油勘测、石油开采、岩土力学、地震工程,材料科学和声学等领域都具有广泛而重要的应用。本文基于单孔隙介质材料的Biot经典理论和Berry man等已有的研究理论,拓展到双重孔隙介质的Biot拓展模型,得到了双重孔隙介质波的传播方程。然后运用Helmholtz分解的方法,对固体骨架、基质孔隙和裂缝孔隙的耦合作用项进行解耦,并利用波函数展开法,得到了弹性波散射问题的级数解。引入球坐标的转换和叠加原理,将双夹杂散射问题的未知数在同一个坐标系下进行表达。最后进行实例计算及分析,得到不同参数下波振幅随着频率的变化规律。计算结果表明:不同孔隙率、基质渗透率和夹杂的半径对P1-P3波和S波振幅有着明显的影响;然而P3波基本不受基质孔隙率变化的影响;裂缝孔隙率对P2也基本没有影响;基质渗透率只影响P2波的振幅,其值随着基质渗透率的增大而减小,而P1波、P3波和S波的一阶振幅基本不受基质渗透率变化的影响。  在双夹杂模型中,P1-P3波和S波的一阶振幅随着夹杂间距离的增大而减小;且P1波、P3波和S波的变化最为显著,P2波的一阶振幅变化比较小。P1-P3波和S波的一阶振幅随着夹杂2半径的增大而增大,P1波和P3波的变化比较显著,P2波S波的一阶振幅变化比较小。
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