Characterizing the nonlinear interaction of S- and P-waves in a rock sample
Notice bibliographique
Résumé
The nonlinear elastic response of rocks is known to be caused by the rocks' microstructure, particularly cracks and fluids. This paper presents a method for characterizing the nonlinearity of rocks in a laboratory scale experiment with a unique configuration. This configuration has been designed to open up the possibility of using the nonlinear characterization of rocks as an imaging tool in the field. In our experiment, we study the nonlinear interaction of two traveling waves: a low-amplitude 500 kHz P-wave probe and a high-amplitude 50 kHz S-wave pump in a room-dry 15 × 15 × 3 cm slab of Berea sandstone. Changes in the arrival time of the P-wave probe as it passes through the perturbation created by the traveling S-wave pump were recorded. Waveforms were time gated to simulate a semi-infinite medium. The shear wave phase relative to the P-wave probe signal was varied with resultant changes in the P-wave probe arrival time of up to 100 ns, corresponding to a change in elastic properties of 0.2%. In order to estimate the strain in our sample, we also measured the particle velocity at the sample surface to scale a finite difference linear elastic simulation to estimate the complex strain field in the sample, on the order of 10−6, induced by the S-wave pump. We derived a fourth order elastic model to relate the changes in elasticity to the pump strain components. We recover quadratic and cubic nonlinear parameters: β̃=−872 and δ̃=−1.1×10,000,000,000 respectively, at room-temperature and when particle motions of the pump and probe waves are aligned. Temperature fluctuations are correlated to changes in the recovered values of β̃ and δ̃, and we find that the nonlinear parameter changes when the particle motions are orthogonal. No evidence of slow dynamics was seen in our measurements. The same experimental configuration, when applied to Lucite and aluminum, produced no measurable nonlinear effects. In summary, a method of selectively determining the local nonlinear characteristics of rock quantitatively has been demonstrated using traveling sound waves.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».