不同流体介质下多孔隙岩样震电效应特性研究

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贵州省因其特殊的喀斯特地貌,矿井水害事故频发,同时由于矿井工作环境的特殊性,一旦发生大规模涌水,就会造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失。为有效对矿井水害进行预防和治理,将物理测井领域的震电勘探技术引入到矿井防治水领域。本文主要采用室内实验的手段,针对贵州喀斯特地区矿井岩石及地下水特性,设计并开展了一系列震电效应实验,取得的成果如下:(1)搭建了实验室内检测震电信号的一整套测量系统,找到了实验室测量震电信号的关键点,并对测量系统进行了优化和改进。结果表明:在不铺设屏蔽网或不搭建屏蔽室的情况下,在实验室中仍可测得明显的震电信号;整个震电信号测量系统要进行良好的接地,尤其是放大器负极的参考电位要与电极处的地电位一致;震电测量系统中的各项因素都会影响震电信号的采集。(2)对泥质白云岩、白云质灰岩、红砂岩震电效应进行了验证,探究了碳酸盐岩与红砂岩震电响应的差异。结果表明:泥质白云岩在声波激励下,能产生明显的震电信号,且信号的特性与红砂岩一致,而白云质灰岩由于孔隙度较低,并未产生明显的震电信号;本文所搭建的震电信号测量系统能有效对震电信号进行采集。(3)通过对泥质白云岩在不同种类及不同浓度的溶液中进行震电信号采集,得到了其在不同溶液下的震电响应特性。结果表明:水槽内水量大小基本不会对岩样震电效应产生影响;随着溶液浓度(矿化度)增大,震电信号强度逐步降低,当溶液浓度增至0.05mol/L时,震电信号极其微弱,当增至0.08mol/L及以上时,震电信号幅值基本为零。(4)探究了泥质白云岩在不同含水饱和度下的震电响应特性。结果表明:岩样在不完全饱水情况下也能产生震电信号,随着含水饱和度降低,震电信号急剧下降,当含水饱和度降为50%时,震电信号较弱,当含水饱和度降至40%及以下时,震电信号幅值基本为零。(5)验证了泥质白云岩在矿井地下水中的震电效应。结果表明:岩样在地下水中能够产生震电信号,且地下水的矿化度越高,震电耦合效果越差,震电信号幅值越小。本文以碳酸盐岩在不同流体介质下震电响应为研究对象,理论结合实际,以期在喀斯特地区矿井防治水领域开辟新的研究道路,以及为震电效应的发展做出一定的贡献。
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