Оценка развития напряженно-деформированного состояния в образцах известняка по характеру их акустико-эмиссионного отклика на локальное термическое воздействие

Изложены результаты экспериментальных исследований взаимосвязей между параметрами акустической эмиссии, стимулированной в известняке сериями локальных термических воздействий, с одной стороны, и изменением приложенной к нему ступенчато возрастающей квазистатической механической нагрузки — с другой. Рассмотрены конструкция и состав аппаратуры лабораторной установки для проведения указанных исследований. Представлено теоретическое обоснование установленных закономерностей изменения параметров термически стимулированной акустической эмиссии (ТАЭ) в функции от развития напряженного состояния горной породы. Для численной оценки указанных закономерностей предложен набор акустико-эмиссионных показателей. Информативность данных показателей подтверждена сходимостью результатов представительного числа испытаний, термомеханическое нагружение в каждом из которых выполнялось вплоть до разрушения образца. Приводится краткий анализ механизмов формирования акустической эмиссии при термомеханическом нагружении скальных горных пород. Дана авторская интерпретация физического смысла использованных в работе параметров акустической эмиссии. Разработаны методические подходы к обработке полученной в экспериментах первичной измерительной информации. Полученные результаты создают предпосылки к адаптации метода ТАЭ для мониторингового контроля эволюции напряженно-деформированного состояния горных пород в натурных условиях.

Ошкин Р. Оценка развития напряженно-деформированного состояния в образцах известняка по характеру их акустико-эмиссионного отклика на локальное термическое воздействие // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 11. – С. 118–127. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-11-0-118-127.

Ошкин Роман — аспирант, НИТУ «МИСиС», e-mail: oshkin93@mail.ru.

1. Jaeger J., Cook N. G., Zimmerman R. Fundamentals of Rock Mechanics. L.: Wiley/Blackwell. 2007. 475 p.

2. Тюпин В. Н., Рубашкина Т. И. Взрывные методы определения напряженного состояния массивов горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2018. — № 4. — С. 44—50.

3. Baryakh A., Toksarov V., Asanov V., Pankov I., Udartsev A. Monitoring the stress-strain state of marginal saliferous rock mass // Procedia Engineering. 2017. Vol. 191. Pp. 925—934.

4. Bogusz A., Bukowska M. Stress-strain characteristics as a source of information on the destruction of rocks under the influence of load // Journal of Sustainable Mining. 2015. Vol. 14. No 1. Pp. 46—54.

5. Arash Kamali-Asl, Bijay K. C., Maziar Foroutan, Ehsan Ghazanfari, Cladouhos T. T., Stevens M. Stress-strain response and seismic signature analysis of phyllite reservoir rocks from Blue Mountain geothermal field // Geothermics. 2019. Vol. 77. Pp. 204—223.

6. Deepanshu Shirole, Gabriel Walton, Ahmadreza Hedayat Experimental investigation of multi-scale strain-field heterogeneity in rocks // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2020. Vol. 127. Article 104212.

7. Шкуратник В. Л., Новиков Е. А. Термостимулированная акустическая эмиссия горных пород как перспективный инструмент решения задач геоконтроля // Горный журнал. — 2017. —№ 6. — С. 21—27.

8. Novikov E. A., Shkuratnik V. L., Oshkin R. O., Zaitsev M. G. Effect of the stress-strain state of sandy-clay soils on their thermally stimulated acoustic emission // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2017. Vol. 54. No 2. Pp. 81—86.

9. Новиков Е. А., Зайцев М. Г. Об использовании акустико-эмиссионного эффекта памяти для оценки структурной устойчивости мерзлых грунтов при их циклическом отогреве и механическом нагружении // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3. — С. 30–44. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-3-0-30-44.

10. Новиков Е. А., Шкуратник В. Л., Зайцев М. Г. Проявления акустической эмиссии в мерзлых грунтах при одновременном влиянии на них переменных механических и термических воздействий // Записки Горного института. — 2019. — Т. 238. — С. 383—391. DOI: 10.31897/PMI.2019.4.383.

11. 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.

12. Лавров А. В., Шкуратник В. Л. Акустическая эмиссия при деформировании и разрушении горных пород (обзор) // Акустический журнал. — 2005. — Т. 51. — № 5. — С. 6—18.