フルウェーブ音波検層波形の周波数応答を用いた地下き裂の開口変位評価法の開発

开发利用全波声波测井波形频率响应评估地下裂缝张开位移的方法

• 批准号: 14750732
• 负责人: 齊藤 玄敏
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750732/
• 关键词: 音波検層; ボアホールストンリー波; 境界面; 透水性き裂; 周波数応答; 地下き裂; 開口変位; 透水性

本研究は音波検層波形の周波数領域解析を基に新しい地下き裂の開口変位評価法を開発しようというものである.研究代表者が実フィールドで実施した音波検層では,き裂の位置で得られた波形の周波数応答に,ある特定の周波数でピークが見られ,そのピーク値はき裂の加圧とともに大きくなり,き裂の開口圧よりも大きな圧力を加えると低周波の波が励振される現象が観測されている.これらの現象がき裂の性状とどの様に関係しているのか,室内実験とシミュレーション,および,フィールド実験データとの比較を通じて解明を試みた.本研究を通じて,音波検層波形の振幅スペクトルに現れるピークはストンリー波に対応し,その周波数は岩盤の力学的特性,透水性,空隙率などに依存していることが明らかとなった.すなわち,音波検層波形の振幅スペクトルを深度方向に並べると,岩盤が均質な場合にはピーク周波数は一列に並ぶ.一方,岩盤が不均質な場合はピーク周波数が変化するのでピーク周波数の並びに不連続が生じる.これによって,岩盤の境界面を精確に検出することが可能となった.さらに,本研究では,ストンリー波の振幅は固い岩盤では高周波域で卓越し,柔らかい岩盤では低周波が卓越すること,すなわち,異なる周波数で得られるストンリー波の振幅検層は互いに相補的な関係にあることを発見した.この現象を利用して,異なる周波数で行われたストンリー波の振幅検層を加重平均処理することで,透水性き裂を検出することが可能であることを明らかにした.本研究の成果は豪・日・韓物理探査学会で評価されており,2004年3月に三ヵ国の理探査学会誌に同時掲載されることとなった.

In this paper, the frequency domain analysis of acoustic wave layer waveform is studied, and the new method of open position evaluation of underground crack is developed. Research representatives have been working on the acoustic wave layer, the crack position, the frequency of the waveform, the specific frequency, the crack value, the pressure increase, the crack opening voltage, the high pressure increase, the low frequency wave excitation phenomenon. Although this phenomenon is related to the characteristics of the cracks and changes in the appearance, it is important to try to understand it through comparison with indoor real-life data. In this study, the amplitude of the wave form of the acoustic wave layer depends on the mechanical properties of the rock disk, water permeability and porosity. The amplitude of the acoustic layer waveform is different from the depth direction, and the number of cycles is different from the number of cycles in the homogeneous rock disk. On the one hand, when the rock plate is uneven, the number of cycles changes and the number of cycles does not change. The boundary surface of the rock plate is accurately detected. In this study, the amplitude of the wave in the solid rock disk is excellent in the high frequency domain, and the amplitude of the wave in the soft rock disk is excellent in the low frequency domain. This phenomenon is used to determine the frequency and amplitude of the waves. The results of this study were published in March 2004 in the Journal of the Korean Physical Exploration Society.

项目成果

Hiroyuki Saito: "Hydraulic Properties from Stoneley Wave Attenuation by using Permeable Fracture Zone Model"Geothermal Resources Council Transactions. 26. 319-323 (2002)

Hiroyuki Saito：“使用可渗透断裂带模型的斯通利波衰减的水力特性”地热资源委员会交易。

Hiroyuki SAITO: "Detection of formation boundaries and permeable fractures based on frequency domain Stoneley wave log"Exploration Geophysics, Butsuri-Tansa, Mulli-Tamsa(豪・日・韓物理探査学会誌同時掲載). Vol.35, Vol.57, No.1 Vol.7, No1. 91-96 (2004)

Hiroyuki SAITO：“基于频域斯通利波测井的地层边界和渗透性裂缝检测”Exploration Geophysicals，Butsuri-Tansa，Mulli-Tamsa（澳大利亚、日本和韩国地球物理勘探学会期刊上同时发表第35卷）。第 57 卷第 1 卷第 7 卷第 91-96 期（2004 年）