سرعت و استهلاك امواج فشاري در محيط زمين‌ساختي با الگوي‏ اشباع تكه‏اي

Velocity and attenuation of compressional waves in patchy saturated geomaterials

از ويژگي‏هاي بسيار مهم امواج تنش منتشر شده در محيط زمين‌ساختي، سرعت و استهلاك امواج است. با استفاده از اين ويژگي‏ها مي‏توان اطلاعات بسيار مفيدي راجع به خصوصيات مواد زمين‌ساختي متخلخل مانند سنگ و خاك و هم‌چنين سيال موجود در حفرات به‌دست آورد. نكته حايز اهميت در به‌دست آوردن اين اطلاعات، برقراري ارتباط دقيق ميان ويژگي‏هاي امواج به‌دست آمده از پژوهش‌هاي محلي با خصوصيات فيزيكي اسكلت محيط متخلخل و سيال‏هاي اشباع كننده حفره‌ها است. سيال‏هاي موجود در حفره‌ها و هم‌چنين ناهمگني ايجاد شده به‌سبب نحوه توزيع سيال‏هاي اشباع كننده محيط از جمله موارد تاثيرگذار بر سرعت و استهلاك امواج هستند. تكه‏اي بودن الگوي اشباع‏شدگي كه در مقياسي بزرگ‌تر از اندازه دانه‏ها اما كوچك‌تر از طول موج اتفاق مي‏افتد، از مواردي است كه سبب به‌وجود آمدن ناهمگني در توزيع سيال درون محيط متخلخل مي‏شود كه اثر آن برروي تغييرات سرعت و استهلاك امواج فشاري در تحقيق حاضر بررسي مي‌شود. لازم به ذكر است كه به‌منظور بررسي هرچه دقيق‏تر استهلاك امواج از دو سازوكار استهلاك شامل استهلاك ناشي از حركت نسبي سيال حفره‏اي با فاز جامد و استهلاك ناشي از تماس بين دانه‏هاي محيط متخلخل بهره برده مي‏شود. نتايج تحقيق حاضر نشان مي‏دهد در فركانس‏هاي بالا استهلاك ناشي از جريان سيال بيش‌تر از استهلاك حاصل از تماس بين‏دانه‏‏اي است.

Wave velocity and attenuation are among the most important attributes of stress waves that propagate through geomaterials. Utilizing these attributes, it is possible to acquire useful information about porous geomaterials such as soil and rock and also the fluids that saturate the pores of geomaterials. The key point in order to gain these informations is to establish an accurate link between field measurements of wave attributes and physical properties of geomaterials’ skeleton and pore fluid. The pore fluids and their inhomogeneous distribution fluid are among factors that affect wave velocity and attenuation to a considerable extent. Patchy saturation of pores which occurs on the scale larger than grians size but smaller than wavelength is one of the reasons that causes inhomogeneity in pore fluid distirbution. The influence of such inhomogeneity is studied in present paper. Two different attenuation mechanisms including relative movement of fluid with respect to solid phase and also attenuation caused by grain to grain contact are implemented to fully assess wave attenuation. It is observed that the former attenuation is more dominant at higher frequencies compared to the latter attenuation.