Качество проявления акустико-эмиссионного эффекта Кайзера в антраците как показатель его стойкости к криотермическим воздействиям

Приведено описание экспериментальных исследований проявлений акустико-эмиссионного эффекта памяти (эффекта Кайзера) в образцах антрацита, подвергнутых различному количеству циклов замораживания-оттаивания. Всего исследовано 6 групп относительно однородных образцов, одна из которых (нулевая) являлась контрольной и не подвергалась криотермическим воздействиям, а число таких воздействий в каждой из остальных групп равнялось номеру группы. После криотермического воздействия все образцы подвергались двум циклам механического нагружения с максимальным уровнем напряжения в них 10 и 14 МПа соответственно. В процессе этого нагружения измерялась активность акустической эмиссии (ААЭ) и оценивались показатели, характеризующие качество проявления эффекта Кайзера во втором цикле. Это показатель сохранности памяти FR, равный отношению напряжения, при котором возобновляется эмиссия во втором цикле к максимальному напряжению первого цикла, и показатель , представляющий собой отношение осредненных значений ААЭ до и после момента проявления эффекта Кайзера. Получены и проанализированы количественные значения показателей FR и  в функции от количества циклов замораживания и оттаивания антрацита. Показано, что с увеличением криогенной дезинтеграции угольного материала первый из указанных показателей падает, а второй возрастает, причем максимальные изменения FR и , и соответственно, динамика поврежденности антрацита имеют место в первых циклах криотермического воздействия.

Ключевые слова: антрацит, циклическое замораживание и оттаивание, циклическое механическое нагружение, криогенная дезинтеграция, активность акустической эмиссии, эффект Кайзера.
Как процитировать:

Шкуратник В. Л., Николенко П. В., Ануфренкова П. С. Качество проявления акустико-эмиссионного эффекта Кайзера в антраците как показатель его стойкости к криотермическим воздействиям // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 7. – С. 5–12. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-7-0-5-12.

Благодарности:

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 18-05-70002.

Номер: 7
Год: 2020
Номера страниц: 5-12
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.02:539.2
DOI: 10.25018/0236-1493-2020-7-0-5-12
Дата поступления: 20.03.2020
Дата получения рецензии: 06.05.2020
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 20.06.2020
Информация об авторах:

Шкуратник Владимир Лазаревич1 — д-р техн. наук, профессор,
Николенко Петр Владимирович1 — канд. техн. наук, доцент, е-mail: p.nikolenko@misis.ru,
Ануфренкова Полина Сергеевна1 — аспирант,
1 НИТУ «МИСиС».

 

Контактное лицо:

Шкуратник В.Л., е-mail: ftkp@mail.ru.

Список литературы:

1. Эпштейн С.А., Никитина И.М., Агарков К.В., Нестерова В.Г., Минаев В.И. Влияние циклического замораживания-размораживания углей на показатели их качества // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 6. — С. 5–18. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-5-18.

2. Эпштейн С. А., Коссович Е. Л., Гаврилова Д. И., Агарков К. В. Влияние циклического замораживания-размораживания углей на их способность к окислению // Горный журнал. — 2019. — № 7. — С. 71—76. DOI: 10.17580/gzh.2019.07.04.

3. Aoki K., Hibiya K., Yoshida T. Storage of refrigerated liquefied gases in rock caverns: characteristics of rock under very low temperatures // Tunnelling and Underground Space Technology. 1990. Vol. 5. No 4. Pp. 319—325.

4. Dwivedi R. D., Soni A. K., Goel R. K., Dube A. K. Fracture toughness of rocks under subzero temperature conditions // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2000. Vol. 37. No 8. Pp. 1267—1275.

5. Shkuratnik V. L., Nikolenko P. V., Koshelev A. E. Stress dependence of elastic p-wave velocity and amplitude in coal specimens under varied loading conditions // Journal of Mining Science. 2016. Vol. 52. No 5. Pp. 873—877.

6. Morcote A., Mavko G., Prasad M. Dynamic elastic properties of coal // Geophysics. 2010. Vol. 75. No 6. Pp. 227—234.

7. Nazarova L. A., Zakharov V. N., Shkuratnik V. L., Nazarov L. A., Protasov M. I., Nikolenko P. V. Use of tomography in stressstrain analysis of coal-rock mass by solving boundary inverse problems // Procedia Engineering. 2017. Vol. 191. Pp. 1048—1055.

8. Lavrov A. V., Shkuratnik V. L. Deformationand fracture-induced acoustic emission in rocks // Acoustical Physics. 2005. Vol. 51 (Suppl. 1). Pp. S2—S11.

9. Новиков Е. А., Шкуратник В. Л., Зайцев М. Г., Ошкин Р. О. Исследование изменения свойств и состояния углей в результате криогенного выветривания методом термостимулированной акустической эмиссии // Криосфера Земли. — 2018. — Т. 22. —№ 4. — С. 76—85.

10. Novikov E. A., Oshkin R. O., Shkuratnik V. L., Epshtein S. A., Dobryakova N. N. Application of thermally stimulated acoustic emission method to assess the thermal resistance and related properties of coals // International Journal of Mining Science and Technology. 2018. Vol. 28. No 2. Pp. 243—249.

11. Лавров А. В., Шкуратник В. Л., Филимонов Ю. Л. Акустоэмиссионный эффект памяти в горных породах. — М.: Изд-во МГГУ, 2004. — 456 с.

12. Lord A. E., Koerner R. M. Field determination of prestress (existing )stress in soil and rock masses using acoustic emission // Journal of Acoustic Emission. 1985. Vol. 4. No 2/3. Pp. 11—16.

13. Панасьян Л. Л., Петровский М. А. Об использовании эффекта Кайзера для оценки напряжений в горных породах // Инженерная геология. — 1984. — № 2. — С. 114—119.

14. Kurita K., Fujii N. Stress memory of crystalline rock in acoustic emission // Geophysical Research Letters. 1979. Vol. 6. No 1. Pp. 9—12.

15. Li C., Nordlund E. Experimental verification of the Kaiser effect in rocks // Rock Mechanics and Rock Engineering. 1993. Vol. 26. No 4. Pp. 333—351.

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.