岩石破裂普遍存在于地壳上部，几乎所有的原位岩石都受到地下压力的影响。研究有效压力（围压与孔压之差）对裂缝性岩石弹性特性的影响对于估算原位地震性质至关重要。波致流和裂缝面弹性散射衰减机制得到了广泛的研究。然而，有效压力对裂缝岩石中波致流和散射机制影响的研究较少。为了研究压力对P波和SV波传播中波致流和散射的影响，本研究建立了基于压力的裂缝岩石波动和弹性定量表征模型，同时考虑了压力对岩石背景弹性参数和裂缝形变的影响，将多裂隙挤喷流、裂缝-背景波致流、Biot流和裂缝面弹性散射机制纳入非线性弹性和超弹性变形阶段。
图1.（a）含定向缝的饱和孔隙颜色模型示意图；（b）岩石背景由各向同性岩石基质和多形态孔隙-微裂纹结构组成；（c）定向裂缝假设为硬币型
结果表明：除正入射SV波的散射机制外，有效压力对波致流和散射机制均有影响；波致流比散射更容易受到有效压力的影响。此外，有效压力加载过程中微裂纹（软孔）的闭合使多裂隙挤喷流机制与裂缝-背景波致流、Biot流和散射机制不断解耦，导致P波和SV波速度的增加和衰减过程的变化。这些波的传播特征有助于了解原位破裂岩石的水力特征。通过将模型预测与不同有效压力载荷下的超声实验室速度数据进行比较，验证了模型的准确性。
图2.不同压力下含缝岩石P波（0°入射）、SV和SH波（45°入射）的速度频散和衰减
研究成果近期发表在地球物理领域国际重要期刊Geophysics和Geophysical Journal International，通讯作者均为永利集团李盛清教授，第一作者为博士生王文浩，合作者包括永利集团唐晓明教授和苏远大教授，深圳北理莫斯科大学郭俊鑫副教授，中石油塔里木油田分公司张承森、吴兴能。
论文信息：Wen-Hao Wang, Sheng-Qing Li*, Jun-Xin Guo, Cheng-Sen Zhang, Xing-Neng Wu, Yuan-Da Su, Xiao-Ming Tang, 2025, Pressure effect on wave propagation in saturated porous rocks with aligned fractures. Geophysics, 90(3), MR207–MR225, doi: 10.1190/geo2024-0419.1.
Wen-Hao Wang, Sheng-Qing Li*, Jun-Xin Guo, Yuan-Da Su, Xiao-Ming Tang, 2025, Pressure-dependent dynamic elastic properties and wave velocities in saturated porous rocks with aligned fractures. Geophysical Journal International, 240(3), 1732–1754, doi: 10.1093/gji/ggaf003.
