ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ДВУХОСНЫХ ЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЖЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ И АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗВЕСТНЯКОВ

Представлены результаты экспериментов, направленных на оценку влияния последовательных циклических воздействий в одном и двух направлениях на прочность и акустические свойства образцов известняка Касимовского месторождения. В качестве информативных параметров использовались скорости упругих продольных и поперечных волн, добротность, динамический модуль упругости и прочность. Наибольшие изменения информативные параметры испытывают при числе циклов до 50—100, а затем происходит их стабилизация. Анализ зависимостей прочности от количества циклов M показывает на ее снижение на первых 50 циклах нагружений, а при большем количестве M наблюдается стабилизация. При этом прочность образцов, подвергавшихся воздействиям по двум направлениям, оказалась выше, чем у образцов, нагружаемых по одному направлению. Полученные зависимости акустических параметров от количества циклов M аппроксимируются экспоненциальными функциями вида y = a₀ + a₁exp(–x/a₂). Регистрация нагрузки и продольных деформаций образцов позволила рассчитать изменения дифференциального модуля деформаций Ed. Характер изменения кривых дифференциального модуля деформаций Ed при одноосном циклическом нагружении отличается плавным его возрастанием и последующим нарастанием с постоянной скоростью, в то время как скорость роста Ed при повторном нагружении в перпендикулярном направлении существенно ниже, чем при первом. Изменения при первом нагружении находятся в пределах 2—10%, а при двухосном гораздо ниже — в пределах 1,5—2%. При использовании полученных результатов на практике может быть рекомендовано использование по возможности двухили многоосных циклических нагружений в случае, когда задачей является сохранение прочности, и одноосных нагружений, когда необходимо наиболее быстрое ее уменьшение.

Благодарность: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научно-исследовательского проекта № 17-05-00570.

Для цитирования: Вознесенский А. С., Красилов М. Н., Куткин Я. О., Тавостин М. Н. Особенности воздействия последовательных периодических двухосных циклических нагружений на прочность и акустические свойства известняков // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 10. – С. 117–130. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-117-130.

Ключевые слова

Горные породы, усталость, прочность, закономерности, влияние, циклический, воздействие, акустический, свойства, деформации.

Номер: 10
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 552.541:552.08
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-117-130
Авторы: Вознесенский А. С., Красилов М. Н., Куткин Я. О., Тавостин М. Н.

Информация об авторах: Вознесенский Александр Сергеевич (1) — д-р техн. наук, профессор, e-mail: al48@mail.ru, Красилов Максим Николаевич (1) — аспирант, Куткин Ярослав Олегович (1) — канд. техн. наук, доцент, Тавостин Михаил Николаевич — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, ООО «Газпром геотехнологии», 1) НИТУ «МИСиС». Для контактов: Вознесенский А.С., e-mail: al48@mail.ru.

Библиографический список:

1. Виноградов Ю. И., Хохлов С. В., Аникин В. В. Методика оценки эффективности дробления массива горных пород различными типами ВВ // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2018. Вып. 2. — С. 214 —221.

2. Кононенко В. Н., Халкечев К. В. Резонансное разрушение горных пород при дроблении и измельчении // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 1. — С. 231—235.

3. Синев С. В. Механизмы, методы и способы разрушения горных пород в шарошечном бурении // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 1. — С. 149—159.

4. Воздвиженский Б. И., Сидоренко А. К., Скорняков А. Л. Современные способы бурения скважин, 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1978. — 342 с.

5. Новиньков А. Г., Протасов С. И., Самусев П. А. Cейсмическая безопасность подземных горных выработок при ведении взрывных работ на земной поверхности // Безопасность труда в промышленности. — 2018. — № 8. — С. 64—68. DOI: 10.24000/0409-2961-2018-8-64-68.

6. Викторов С. Д., Закалинский В. М. Развитие идей совершенствования взрывного разрушения массивов горных пород — основа прогресса в горном деле // Записки Горного института. — 2014. — T. 210. — С. 30—36.

7. Тулебаев К. К. Разрушение свободной поверхности массива горных пород под действием сейсмических волн // Взрывное дело. — 2012. — № 107—64. — С. 289—295.

8. Celma Cervera C., Jelagin D., Partl M. N, Larsson P. L. Contact-induced deformation and damage of rocks used in pavement materials. Material Design [Internet]. 2017 Nov [cited 2019 Jun 12]; 133:255-65. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S0264127517307499.

9. Осиновская В. А. Влияние вибрации нежестких дорожных одежд на их прочность // Интернет-журнал «Науковедение». — № 5 (24), сентябрь — октябрь 2014 [сайт]. URL: http:// naukovedenie.ru (дата обращения 10.07.2019).

10. Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра / Центр, науч.-исслед. ин-т строит, конструкций им. В. А. Кучеренко. — М.: Стройиздат, 1978. — 216 с.

11. Cerfontaine B., Collin F. (2018) Cyclic and Fatigue Behaviour of Rock Materials: Review, Interpretation and Research Perspectives. Rock Mech Rock Eng 51:391—414. DOI: 10.1007/ s00603-017-1337-5.

12. Braunagel M. J., Griffith W. A. The Effect of Dynamic Stress Cycling on the Compressive Strength of Rocks. Geophysical Research Letters. 2019. Jun 14. 78. 14. Pp. 416—426.

13. Papuga J., Fojtík F. Multiaxial fatigue strength of common structural steel and the response of some estimation methods // International Journal of Fatigue. 2017. 104. Pp. 27—42, DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2017.07.001.

14. Jamali S., Hashemolhosseini H., Baghbanan A., Khoshkam M., Haghgouei H. Evaluating Fatigue in Crystalline Intact Rocks under Completely Reversed Loading. Geotechnical Testing Journal. Vol. 40. No 5. 2017. Pp. 789—797, DOI: https://doi.org/10.1520/GTJ20160250.

15. Wang S., Xu W., Sun M., Wang W. Experimental investigation of the mechanical properties of fine-grained sandstone in the triaxial cyclic loading test. Environmental Earth Science [Internet]. 2019 Jul 16 [cited 2019 Aug 13];78(14):416. Available from: http://link.springer.com/10.1007/ s12665-019-8437-3.

16. Тихоцкий С. А., Фокин И. В., Баюк И. О. и др. Комплексные лабораторные исследования керна в ЦПГИ ИФЗ РАН // Наука и технологические разработки. — 2017. — Т. 96. — № 2. — С. 17—32.

17. Shkuratnik V. L., Filimonov Y. L., Kuchurin S. V. Acoustic-emissive memory effect in coal samples under triaxial axial-symmetric compression. Journal of Mining Science. 2006. 42. No 3. Pp. 203—209.

18. Damaskinskaya E. E., Panteleev I. A., Gafurova D. R., Frolov D. I. Structure of a Deformed Inhomogeneous Material on the Data of Acoustic Emission and X-Ray Computer Microtomography 2018, Phys. Solid State, vol. 60, 7. 1363—1367. DOI: http://dx.doi.org/10.1134/ S1063783418070077.

19. Voznesenskii A. S., Krasilov M. N., Kutkin Y. O., Komissarov A. A. Predicting fatigue strength of rocks by its interrelation with the acoustic quality factor. International Journal of Fatigue. 77. 2015. Pp. 194—198, DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.02.012.

20. Voznesenskii A. S., Krasilov M. N., Kutkin Y. O., Tavostin M. N., Osipov Y. V. Features of interrelations between acoustic quality factor and strength of rock salt during fatigue cyclic loadings. International Journal of Fatigue. — 2017. — 97. — P. 70 —78, DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2016.12.027.

21. Voznesenskii A. S., Kutkin Y. O. Krasilov M. N., Komissarov A. A. The influence of the stress state type and scale factor on the relationship between the acoustic quality factor and the residual strength of gypsum rocks in fatigue tests. International Journal of Fatigue. 3. 2016, Pp. 53 —58.

22. ГОСТ 23207-78. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. — М.: Изд. стандартов, 1981. — 48 с.

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ДВУХОСНЫХ ЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЖЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ И АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗВЕСТНЯКОВ

Подписка на рассылку