[发明专利]非均质岩石波速场的获取方法

说明书

本发明涉及一种非均质岩石波速场的获取方法，该方法首先将波速场转化为能够与应力波传导时间相关的虚拟场，并通过测量几组平行路径应力波的传导时间在频域内重构虚拟场；随后将频域虚拟场转化为空间域的波速场并消除其中奇异点即得到最终重构的波速场。本发明能够利用多组脉冲穿透测量准确获取非均质岩石的波速场，该方法具有操作简单，计算量小，重构过程不基于波速场连续性假设的优点，因此能够较好地重构出非均质岩石中波速场的非连续变化，适用于非均质岩石实验室声发射实验中波速模型的获取。

技术领域

本发明涉及岩石力学实验技术领域，具体涉及一种非均质岩石波速场的获取方法。

背景技术

声发射事件定位是声发射监测技术的核心，它利用声发射监测系统记录的波形，触发时刻等相关数据计算声发射事件的空间坐标和发生时刻。准确地声发射定位对分析岩石损伤破坏机制有重要意义。而声发射事件定位的准确性很大程度上取决于岩石试件波速模型的质量。

目前，在岩石材料声发射定位中，通常采用单一波速模型，即假定材料是连续，均质和各向同性的。然而在现实中，岩石材料的波速场可能由于其内部加杂或局部损伤表现出非连续，非均匀的特征。忽视岩石材料真实波速场的复杂性会严重影响声发射事件定位的准确性。同时，由于岩石内部结构是不可见的，想要直接获取较为准确的岩石内部波速场难度较大。

现有用来获取非均质岩石波速结构的方法只要包括，一维波速重构法，走时反演法和波形反演法。其中一维波速重构法得到的真实波速模型的一维近似不足以满足非均质岩石材料准确声发射定位的需求。走时反演法和波形反演法对初始的波速模型质量要求很高，而且这两种方法均是基于波速场处处连续可导的假设。对于内部难以探查且波速结构非连续的非均质岩石材料使用效果并不理想。因此，研究一种能够通过较为简单测量方法获取高质量的非均质岩石材料波速模型的方法十分有意义，能够很大程度上保证声发射源定位的精度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种便于操作，可靠性好的非均质岩石波速场的获取方法，适用于岩石力学实验中声发射事件的准确定位。

为实现上述目的，本发明提供的非均质岩石波速场的获取方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)构造波速场相关的虚拟场并测得其不同角的投影；

2)在频域内对虚拟场进行重构；

3)将频域内重构的虚拟场转化到空间域；

4)根据虚拟场取值范围判断重构波速场中可能出现的奇异点并消除其影响；

5)计算重构波速场。

作为优选方案，所述步骤1)中，虚拟场的构造方法为：将波速场进行离散，通过单元尺寸与单元对应波速的比值构造虚拟场。

进一步地，所述步骤1)中，虚拟场投影的获取方法为：由虚拟场的物理意义可知，通过脉冲穿透法测量的应力波传播时间即为虚拟场在该路径上的投影；

更进一步地，通过多组平行路径的测量得到虚拟场不同角的投影。

更进一步地，所述步骤2)中，在频域内对虚拟场进行重构的方法为：对虚拟场空间投影进行一维付里叶变换，通过虚拟场空间投影的付里叶变换与频域内虚拟场在对应角度断面的等价关系在频域内重构虚拟场。

更进一步地，所述步骤3)中，将频域内重构的虚拟场转化为空间域的波速场的方法为：通过二维付里叶逆变换将在频域内重构的虚拟场转化到空间域，并通过虚拟场与波速场的关系将其转化为波速场。

更进一步地，所述步骤4)中，消除重构波速场中可能存在的奇异点的方法为：当重构波速场中出现奇异点时，需要对重构虚拟场进行低通滤波后再将其转化为波速场。

更进一步地，具体步骤如下：