黏弹TI煤层介质3层模型Love槽波频散与衰减特征 - 姬广忠; 吴荣新; 张平松; 郭立全; 胡泽安; 焦文杰 (煤炭学报, 2021)
P631; 煤层是典型的黏弹各向异性介质,将黏弹性和各向异性两种性质结合起来的槽波研究较少.以弱各向异性煤层为研究对象,应用Thomsen等效介质理论,采用Kelvin-Voigt黏弹性模型,研究了黏弹TI(Transverse Isotropy)介质3层水平层状模型Love槽波频散与衰减特征;推导了 3层水平介质的Love槽波频散方程解,可以计算品质因子随频率变化的情况;分析了各向异性参数γ、煤层横波品质因子Qs值变化及煤层Qs随频率变化对Love槽波频散、品质因子和衰减曲线的影响;模拟了煤层Qs=10和Qs=20时三维槽波波场传播过程.结果表明:TI介质和各向同性介质的槽波品质因子和衰减系数基阶曲线差别小,各向异性参数γ对Love槽波品质因子和衰减系数影响较小;煤层Qs对Love槽波频散曲线影响很小,主要影响槽波品质因子和衰减系数曲线,煤层Qs=10时槽波衰减系数值比Qs=20和30时大很多;目前煤层Qs在0～1 000 Hz内是否随频率变化尚无定论,假设煤层Qs随频率线性减小,各阶槽波品质因子曲线低频部分差异很小,高频部分差异变大,当Qs减小到10时,槽波衰减系数随频率增长很快;对于三维槽波波场,煤层Qs=20时透射Love槽波和基阶Rayleigh槽波能量较强,而Qs=10时这些波衰减很快,对面巷道接收不到,说明实际工程中接收不到这些波的原因很可能是由于煤层Qs很小;针对实际工作面探测中接收不到Love槽波和基阶Rayleigh槽波的情况,可以利用速度较高、衰减相对较小的高阶Rayleigh槽波探测.