Исследование внутренней структуры образцов диабаза с помощью оптико-акустической и компьютерной рентгеновской томографии

Проведены исследования внутренней структуры образцов диабазов вскрышных пород Павловского месторождения. Выполнены петрографический и элементный анализы с помощью сканирующего электронного микроскопа. Определены физико-механические параметры образцов, включающие предел прочности при одноосном сжатии и растяжении , модуль упругости и коэффициент Пуассона. Внутренняя структура и ее особенности изучались методами рентгеновской и лазерно-ультразвуковой томографии. Использовался рентгеновский томограф SkyScan фирмы Bruker с источником рентгеновского излучения 130 кВ и плоским детектором. Максимальный размер объекта исследования составлял 140 мм, разрешение — не хуже 20 мкм. Построены изображения внутренней структуры образцов диабаза. Измерены закрытая пористость, значения которой лежали в диапазоне от 0,01 до 1,38 %, и открытая — со значениями от 0,32 до 0,48 %. Получены изображения внутренней структуры образцов диабазов с использованием лазерного ультразвукового томографа с многоканальной оптико-акустической антенной. Приведены изображения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Определены геометрические параметры внутренних дефектов, таких как разуплотнения между зернами в виде трещин протяженностью около 200—300 мкм. Показана возможность определения динамических упругих модулей на основе прецизионного измерения скоростей упругих волн.

Ключевые слова: керн, диабаз, рентгеновская томография, лазерно-ультразвуковая томография, внутренняя структура, электронная микроскопия, пористость, физико-механические свойства.
Как процитировать:

Галунин А. А., Степанов Г. Д., Безруков В. И., Свобода П., Кравцов А. Н. Исследование внутренней структуры образцов диабаза с помощью оптико-акустической и компьютерной рентгеновской томографии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 4-1. — С. 16—25. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_41_0_16.

Благодарности:
Номер: 4
Год: 2021
Номера страниц: 16-25
ISBN: 0236-1493
UDK: 620.179.18+552.122
DOI: 10.25018/0236_1493_2021_41_0_16
Дата поступления: 20.01.2021
Дата получения рецензии: 17.02.2021
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.03.2021
Информация об авторах:

Галунин Андрей Алексеевич1 — аспирант, galunin.andrew@yandex.ru;
Степанов Георгий Дмитриевич1 — студент;
Безруков Вадим Игоревич1 — студент;
Свобода Павел2 — PhD;
Кравцов Александр2 — PhD;
1 Национальный Исследовательский Технологический Университет «МИСиС» Горный институт, Москва, Россия;
2 Чешский технический университет в Праге, факультет гражданского строительства, кафедра Геотехники, Чешская Республика.

 

Контактное лицо:
Список литературы:

1. Esmailzadeh A., Behnam S., Mikaeil R. Relationship between Texture and Uniaxial Compressive Strength of Rocks // Civil engineering journal, 2017, Vol. 3, pp. 480—486. DOI: 10.28991/cej-2017-00000106б.

2. Кравцов А., Иванов П. Н., Малинникова О. Н., Черепецкая Е. Б., Гапеев А. А. Исследование микроструктуры углей печорского бассейна методом лазерно-ультразвуковой спектроскопии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 6. — С. 56—65. DOI: 10.25018/0236—1493—2019—06—0-56—65.

3. Кочанов А. Н. К вопросу о микротрещинах и их исследование на примере горных пород // Вестник российских университетов. Математика. — 2016. — №3. С. 798—801 DOI: 10.20310/1810—0198—2016—21—3-798—801

4. Ямалетдинова К. Ш., Гоц С. С., Хакимов Р. М., Ямалетдинова А. А., Хафизов А. Р. Исследование пористости горных пород методом сканирующей зондовой микроскопии // Нефтегазовые технологии и новые материалы. Проблемы и решения: сборник научных трудов. — 2015. — С. 264—265.

5. Bychkov A. S., Zarubin V. P., Karabutov A. A., Simonova V. A., Cherepetskaya E. B. On the use of an optoacoustic and laser ultrasonic imaging system for assessing peripheral intravenous access // Photoacoustics, 2017, Vol. 5, pp. 10—16. DOI: 10.1016/j.pacs.2017.01.002.

6. Kravcov A., Shibaev I. A., Blokhin D. I., Bychkov A. S., Cherepetskaya E. B., Krapivnoi M. M., Zarubin V. P. Examination of structural members of aerial vehicles by laser ultrasonic structuroscopy // International Journal of Civil Engineering and Technology, 2018, Vol. 9, pp. 2258—2265.

7. Kravcov A., Svoboda P., Konvalinka A., Cherepetskaya E. B., Sas I. E., Morozov N. A., Zatloukal J., Koťatkova J. Evaluation of crack formation in concrete and basalt specimens under cyclic uniaxial load using acoustic emission and computed X-Ray Tomography // Key Engineering Materials, 2017, Vol. 722, pp. 247—253. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ KEM.722.247.

8. Еременко Н. М., Муравьева Ю. А., Применение методов рентгеновской микротомографии для определения пористости в керне скважин // Нефтегазовая геология. Теория и практика. — 2012. — № 3. — С. 1—12.

9. Галкин С. В., Ефимов А. А., Кривощеков С. Н., Савицкий Я. В., Черепанов С. С. Применение метода рентгеновской томографии при петрофизических исследованиях керна нефтяных и газовых месторождений // Геология и геофизика. — 2015. — № 5. — С. 995—1007.

10. Karabutov A. A., Podymova N. B., Cherepetskaya E. B. Determination of uniaxial stresses in steel structures by the laser-ultrasonic method // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2017, Vol. 58, pp. 503—510. DOI: 10.1134/S0021894417030154.

11. Liu X. S., Tan Y. L., Ning J. G., Lu Y. W., Gu Q. H. Mechanical properties and damage constitutive model of coal in coal-rock combined body // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2018, Vol. 110, pp. 140—150. DOI: 10.3390/sym11081040.

12. Zhu J. B., Zhou T., Liao Z. Y., Sun L., Chen R. Replication of internal defects and investigation of mechanical and fracture behavior of rock using 3D printing and 3D numerical methods in combination with X-ray computerized tomography // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2018, Vol. 106, pp. 198—212. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2018.04.022.

13. Schindler M., Batzle M. L., Prasad M. Micro X-Ray computed tomography imaging and ultrasonic velocity measurements in tetrahydrofuran-hydrate-bearing sediments // Geophysical Prospecting, 2017, Vol. 65, pp. 1025—1036. DOI: 10.1111/1365—2478.12449.

14. Bychkov A. S., Cherepetskaya E. B., Karabutov A. A., Makarov V. A. Laser optoacoustic tomography for the study of femtosecond laser filaments in air // Laser Physics Letters, 2016, Vol. 13, No. 8, pp. 085401—085405. DOI: 10.1088/1612—2011/13/8/085401.

15. Cherepetskaya E. B., Karabutov A. A., Makarov V. A., Mironova E. A., Shibaev I. A., Vysotin N. G., Morozov D. V. Internal structure research of shungite by broadband ultrasonic spectroscopy // Key Engineering Materials, 2017, Vol. 755, pp. 242—247. DOI:10.4028/ www.scientific.net/KEM.755.242.

16. Grigoriev, K. S., Kuznetsov, N.Yu., Cherepetskaya, E. B., Makarov, V. A. Second harmonic generation in isotropic chiral medium with nonlocality of nonlinear optical response

by heterogeneously polarized pulsed beams. Optics Express, 2017, Vol 25, Issue 6, pp. 6253—6262. DOI: 10.1364/OE.25.006253

17. Kravcov A., Konvalinka A., Vinnikov V. A., Ertuganova E. A., Shibaev I. A., Ivanov P. N. On the issue of typical grain size assessment by the methods of broadband laser optoacoustics // Key Engineering Materials, 2017, Vol. 755, pp. 212—218.

18. Latief F. D. E., Mohamma I. H., Rarasati A. D. Digital 3D microstructure analysis of concrete using X-Ray micro computed tomography SkyScan 1173: A Preliminary Study // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017, Vol. 267, No. 012020. DOI: 10.1088/1757—899X/267/1/012020.

19. Bychkov A. S., Cherepetskaya E. B., Karabutov A. A., Makarov V. A. Improvement of Image Spatial Resolution in Optoacoustic Tomography with the Use of a Confocal Array // Acoustical Physics, 2018, Vol. 64, pp. 77—82.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.