Геофизические методы оценки напряженно-деформационного состояния массива горных пород, Ультразвуковые методы определения напряжений в массиве горных пород - Полевые методы изучения естественного напряженного состояния скальных грунтов

Ультразвуковые методы определения напряжений в массиве горных пород

Сущность извлечения искомой информации о горной породе ультразвуковыми (УЗ) методами сводится к следующему. В процессе своего распространения УЗ колебания (УЗК) взаимодействуют с пер-вичными полями различной физической природы, характеризующими горную породу как объект исследований и контроля. В частности, это относится к полям напряжений. При этом изменяются параметры УЗ колебаний. В результате последние становятся носителями измери-тельной информации. В то же время сами УЗК, являясь низкоэнерге-тическими, на исследуемые первичные поля практически не влияют. Таким образом, проблема определения параметров первичных физи-ческих полей сводится к измерению параметров распространяющихся в массиве УЗ сигналов, осуществляемому современными радиоэлек-тронными средствами. В качестве информативных параметров УЗ контроля чаще всего используются скорости распространения продольных CpИ (реже) по-перечныхCsУпругих волн, а также их коэффициенты затухания Бp И Бs Со-ответственно. Частотный диапазон, используемый при измерениях в мас-сиве, обычно составляет от 30 до 150 кГц. Качественная зависимость скорости распространения УЗК от приложенной нагрузкиС= F (P) в большинстве горных пород пред-ставлена на рис.1.8

качественная зависимость скорости распростране-ния упругих волн в функции от одноосного давления на об-разец горных пород

Рис 1.8 Качественная зависимость скорости распростране-ния упругих волн в функции от одноосного давления на об-разец горных пород

На участке Р0 - Р1 (Р? 0,5 Рр, где РрСоответствует давлению, при котором начинается разрушение) в породе происходит закрытие микротрещин, увеличение числа и площади упругих контактов между отдельными зернами. Это приводит к уплотнению породы, возраста-нию модуля упругости и, как следствие, наиболее резкому увеличе-нию скорости по сравнению с исходным (при Р0= 0) значением С0. Увеличение давления на участке Р1 - Р2 Сопровождается деформаци-ями в основном за счет сжатия внутрипорового пространства и ча-стично твердого скелета. Рост скорости здесь существенно замедляет-ся или вообще отсутствует. При последующем увеличении нагрузки (участок Р2 - Р3) в породе появляются более значительные деформа-ции, местные нарушения сплошности, а затем происходит и полное ее разрушение. Скорость распространения УЗК на этом участке падает. Крутизна кривой С = F (P) на каждом из указанных участков, а также границы и протяженность последних индивидуальны для от - дельных типов пород и зависят от вида напряженного состояния.

Похожие статьи




Геофизические методы оценки напряженно-деформационного состояния массива горных пород, Ультразвуковые методы определения напряжений в массиве горных пород - Полевые методы изучения естественного напряженного состояния скальных грунтов

Предыдущая | Следующая