ハイブリッド透過波実験による断層イメージング手法の検証

利用混合透射波实验验证断层成像方法

基本信息

批准号：
26870156
负责人：
吉光奈奈
金额：
$ 2.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26870156/
关键词：
透過弾性波三軸圧縮試験 3次元差分法

项目摘要

地中深くの断層の破砕度の直接モニターや，観測から推定した破砕域の正確性の検証は難しい．本研究では，実験室での透過弾性波を用いたモニタリング手法と，数値計算による波動伝播シミュレーションという二方向からの破砕域イメージングについて，手法の高精度化を試みた．研究期間中は，三軸圧縮試験の実験手法の改良と試験の実施，数値計算を実施した．実験のために，直径50mm高さ100mmの円柱形の花崗岩試料を準備し，小型ケースで保護した広帯域圧電素子を貼付し，熱収縮シリコンチューブをかけた上から液状シリコンによって保護した．この試料で三軸圧縮の準備試験をしたところ，シリコン中の気泡が封圧上昇によりつぶれ，破れた部分から試料内に油が浸入する問題が発生した．気泡混入は，センサ貼付部に近い複雑な表面形状の位置で確認されたため，複数の硬さのシリコンを多層的に塗布して凹凸形状を埋め，耐圧性を確認した．そこで改めて，岩石試料の周囲に送振用の圧電素子と受振用の6個の広帯域圧電素子を貼付し，改良した手法でシリコン保護をした．室温，乾燥状態，封圧50MPaで試料の載荷をおこなうと同時に，送振子から試料内に弾性波を繰り返し透過させた．回収した試料をCTスキャンで調べたところ，内部に一つの大きな亀裂面が見られた．得られた時系列波形には，載荷にともない消失する波群や，逆に振幅が顕著になる波群などが見られた．これらの波形変化は，試料内に生成された破壊域の時空間的成長を反映したものと考えられる．この実験条件に合わせて，すでに作成済みであった岩石実験を模擬した3次元差分法を用いた計算コードを改良した．送信点，観測点を自由に配置できるように拡張性を高め，今後の実験波形との比較に備えた．

很难直接监测地面深处的断裂程度，并验证观察值估计的断裂区域的准确性。在这项研究中，我们试图通过实验室中的可渗透声波和从两个方向进行成像裂缝区域（例如波传播模拟的数值计算）来提高监测方法的准确性。在研究期间，我们改进了三轴压缩测试的实验方法，进行了测试，并进行了数值计算。在实验中，制备了直径为50 mm，高度为100 mm的圆柱形花岗岩样品，并附着一个受小箱子保护的宽带压电元件，并用液体硅在可脱落的硅管的顶部保护。当对该样品进行三轴压缩进行准备测试时，硅中的气泡由于密封压力的增加而崩溃，导致油从撕裂部分渗透到样品中。发现气泡在靠近传感器附着区域的复杂表面形状上混合，因此应用了多层硅以填充不均匀的形状以确认压力电阻。因此，将用于振动透射的压电元件和六个用于振动接收的宽带压电元件附着在岩石样品的外围，并使用改进的方法保护硅。在室温，干燥，在密封压力为50MPa时，样品通过摆的样品反复加载。当使用CT扫描检查收集的样品时，内部发现了一个大裂纹表面。获得的时间序列波形包括随着负载消失的波组和具有明显振幅的波组。这些波形变化被认为反映了样品中产生的断裂区域的时空生长。根据这些实验条件，我们使用3D差异方法改进了计算代码，该方法模拟了已经创建的岩石实验。可伸缩性得到了提高，以便可以自由排列传输和观察点，并准备与未来的实验波形进行比较。