基于MatDEM的岩石应力波传播与衰减特性敏感性分析

论文题目

范观盛¹，黄靥欢¹，刘 春^1,2*，乐天呈¹

1. 南京大学 地球科学与工程学院，南京 210023；

2. 南京大学（苏州）高新技术研究院，苏州 215123.

摘 要：应力波的研究是岩石动力作用中的关键性问题。基于离散元法，文章对岩石样品开展数值模拟试验，以探究应力波传播和衰减的影响因素及规律。其中重点分析了岩石数值试样的单元半径、阻尼系数，以及入射波频率、振幅对应力波传播产生的影响，并结合真实试验结果进行对比分析。研究结果表明：离散元法能有效的模拟动力作用过程，数值岩样中应力波的传播变化规律与前人研究一致。岩样单元半径增大，导致岩样的不均匀性增加，散射衰减增强；阻尼系数越大，振幅在相同距离处衰减程度越大；岩样中入射波频率降低，波的传播趋势从对数衰减向线性衰减形式发展；加载波的振幅越大，应力波由于散射作用衰减程度越大，在相同传播距离的衰减率保持一定。

关键词：离散元法；MatDEM；应力波；衰减；波速

图2 （a）岩石试样数值模型；（b）接收器所在位置

图3 不同时刻数值岩样内部Z轴方向速度场

图4 （a）同一时刻不同单元半径模型Z轴方向速度场；（b）胶结模型

图5 不同单元半径模型 （a）纵波波速；（b）接收波形

图8 加载频率为1 MHz时不同时刻Z轴波速场

范观盛,黄靥欢,刘春等.基于MatDEM的岩石应力波传播与衰减特性敏感性分析[J].高校地质学报,2023,29(03):479-486.

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2021102