海床含氣砂質沉積物的聲響應特性實驗研究.pdf

1、淺層氣是海洋環(huán)境中重要的工程地質災害之一，在我國的黃渤海、東海和南海片區(qū)均有一定程度的分布，尤以東海近海片區(qū)分布最為典型。隨著我國海洋經濟開發(fā)以及對能源需求的持續(xù)增長，一些工程建設將不可避免會在潛存淺層氣的海域范圍內展開。深入研究海床含氣沉積物的聲學響應特性，進一步完善海洋含氣沉積物的探測技術和識別理論，對于海洋環(huán)境下相關基礎設施建設、能源和資源開采以及防災減災工程具有重要的意義。
　　聲學探測是海底沉積物無損探測的主要手段。本文

2、以我國東海杭州灣海床含氣砂質沉積物為研究對象，開展CT掃描實驗，獲取氣泡尺寸分布，依據氣泡共振規(guī)律，選取適宜的激振頻率，開展聲學響應特性實驗研究，并與Anderson-Hampton模型對比，提出改進的聲速模型。主要研究內容如下:
　　第一，改造完善實驗設備，基于GDS應力路徑三軸儀，增加彎曲-伸展元測試系統(tǒng)、帶有高精度低量程差壓傳感器的雙壓力室系統(tǒng)，并配合自主研制高壓溶氣飽和儀，成功實現(xiàn)了含氣砂質沉積物的試樣制備和聲學實驗測試。

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　　第二，為了解含氣砂質沉積物中氣泡的賦存狀態(tài)與尺寸分布規(guī)律，自行設計加工了可用于含氣砂CT掃描的裝置，利用225kV-3D-micro-CT進行掃描，借助VGStudio MAX軟件處理掃描圖像，獲得了含氣砂質沉積物中的氣泡賦存形態(tài)和尺寸大小分布;利用Log-logistic概率密度描述氣泡尺寸分布規(guī)律，同時根據Log-logistic概率密度函數(shù)中參數(shù)屬性，預測了含氣砂質沉積物中孔隙率和含氣量變化時，氣泡尺寸分布規(guī)律。

4、>　　第三，基于氣泡尺寸分布規(guī)律，得到氣泡共振頻率的范圍，研究低于氣泡共振頻率下，含氣砂質沉積物的聲學響應，并結合室內三軸砂樣尺寸大小，確定室內聲學測試激振頻率范圍;選取適宜的激振頻率，開展聲學實驗，獲取了含氣砂質沉積物的幅值和聲速參數(shù)。
　　最后，重點介紹Anderson-Hampton模型的適用性與局限，并與實驗實測數(shù)據對比，闡述了模型預測與實測結果差異性產生的原因。依據含氣量與壓縮波速關系，提出了改進的含氣砂質沉積物聲速響應