Физика Земли, 2020, № 3, стр. 147-160

Изучение характера развития процессов разрушения горных пород по данным наблюдений акустической эмиссии и временных вариаций объемной активности радона

В. Т. Беликов 1*, И. А. Козлова 1, Д. Г. Рывкин 1, А. К. Юрков 1

1 Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича УрО РАН
г. Екатеринбург, Россия

* E-mail: belik2a@mail.ru

Поступила в редакцию 25.09.2017
После доработки 27.03.2019
Принята к публикации 07.10.2019

Аннотация

Проведены лабораторные эксперименты по наблюдениям сигналов акустической эмиссии и временных вариаций объемной активности радона в процессе одноосного нагружения образца гранита вплоть до его разрушения. По результатам экспериментов построены амплитудно-частотные спектры акустической эмиссии для четырех последовательных моментов времени. Количественная интерпретация полученных данных позволила исследовать временные изменения структурных параметров горной породы, характер развития процесса разрушения, а также закономерности сменяемости его отдельных этапов.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, амплитудно-частотные спектры.

DOI: 10.31857/S0002333720030023

Список литературы

  1. Алейников А.Л., Беликов В.Т., Немзоров Н.И. Акустическая эмиссия в гетерогенных средах // Дефектоскопия. 1993. № 3. С. 31–36.

  2. Баранов В.М. Акустические измерения в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат. 1990. 320 с.

  3. Беликов В.Т. Количественное описание процессов тепломассопереноса в литосфере // Геология и геофизика. 1991. № 5. С. 3–9.

  4. Беликов В.Т., Шестаков А.Ф. Изучение временных изменений напряженного состояния геосреды в процессе разрушения // Геология и геофизика. 2008. № 5. С. 461–470.

  5. Беликов В.Т. Восстановление структурных характеристик разрушающегося твердого тела по амплитудно-частотному спектру акустической эмиссии // Дефектоскопия. 2010. № 1. С. 56–63.

  6. Беликов В.Т., Рывкин Д.Г. Изучение изменений структурных и динамических характеристик разрушающегося массива горных пород с использованием вариаций концентрации радона // Дефектоскопия. 2011. № 5. С. 67–78.

  7. Беликов В.Т., Уткин В.И., Козлова И.А., Рывкин Д.Г., Юрков А.К. Экспериментальное и теоретическое исследование процессов выделения радона при разрушении образцов горных пород // Докл. РАН. 2013. Т. 450. № 2. С. 222–223.

  8. Беликов В.Т., Козлова И.А., Рывкин Д.Г., Юрков А.К. Исследование процессов образования аномалий объемной активности радона при разрушении образцов горных пород // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 10. С. 1537–1542.

  9. Беликов В.Т., Рывкин Д.Г. Использование результатов наблюдений акустической эмиссии для изучения структурных характеристик твердого тела // Акустический журн. 2015. Т. 61. № 5. С. 622–630.

  10. Беликов В.Т., Рывкин Д.Г. Изучение изменений структурных характеристик твердого тела с использованием амплитудно-частотных спектров акустической эмиссии // Физическая мезомеханика. 2016а. Т. 19. № 3. С. 103–109.

  11. Беликов В.Т., Рывкин Д.Г. Изучение характера развития процессов разрушения твердого тела с использованием результатов наблюдений акустической эмиссии // Уральский геофизический вестник. 2016б. № 1. С. 17–28.

  12. Булашевич Ю.П., Уткин В.И., Юрков А.К., Николаев В.В. Изменение концентрации радона в связи с горными ударами в глубоких шахтах // Докл. РАН. 1996. Т. 346. № 1. С. 245–248.

  13. Гидро-геохимические предвестники землетрясений. М.: Наука. 1985. 286 с.

  14. Грешников В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия. М.: Издательство стандартов. 1976. 272 с.

  15. Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука. 1973. 496 с.

  16. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука. 1986. 736 с.

  17. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука. 1964. 568 с.

  18. Регель В.Р., Слуцкер А.Н., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука. 1974. 569 с.

  19. Рыкунов Л.Н., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. Временные вариации высокочастотных сейсмических шумов // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1979. № 11. С. 72–77.

  20. Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука. 2003. 270 с.

  21. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Наука. 1962. 236 с.

  22. Griffith A.A. The phenomenon of rupture and flow in solids // Phil. Trans. Roy. Soc. Ser. A. 1920. 221. P. 163–198.

  23. Moor D., Lockner D. The role of micro cracking in shear-fracture propagation in granite // J. Struct. Geol. 1995. V. 17. P. 95–114.

  24. Niccolini G., Schiavi A., Tarizzo P., Carpinteri A., Lacidogna G., Manuello A. Scaling in temporal occurrence of quasi-rigid body vibration pulses due to macro-fractures // Phys. Rev. E. 2010. V. 82. № 4. P. 046115 (1–5).

  25. Ponomarev A.V., Zavyalov A.D., Smirnov V.B., Lockner D.A. Physical modelling of the formation and evolution of seismically active fault zones // Tectonophys. V. 277. 1997. P. 57–81.

  26. Reches Z., Lockner D. Nucleation and growth of faults in brittle rocks // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 18159–18173.

  27. Schiavi A., Niccolini G., Tarizzo P., Carpinteri A., Lacidogna G., Manuello A. Acoustic emissions at high and low frequencies during compression tests in brittle materials // Strain. 2011. V. 47. № 2. P. 105–110.

Дополнительные материалы отсутствуют.