Закономерности акустической эмиссии, продольных и объемных деформаций каменной соли при ее нагружении по схеме кармана и температурных воздействиях

Проведены синхронные акустико-эмиссионные и деформационные измерения в образцах каменной соли в условиях сложного напряженного состояния при трех различных уровнях внешнего температурного воздействия. Дано описание аппаратурного и методического обеспечения указанных измерений. Выявлены и проанализированы характерные для каждой стадии деформирования и конкретной температуры особенности акустической эмиссии. Отмечено, что при проведении испытаний по схеме Кармана, изменения активности акустической эмиссии в пределах каждой стадии деформирования по сравнению с одноосным нагружением носят более упорядоченный характер, что связано со структурной консолидацией геоматериала. Показано, что в отличие от продольных и объемных деформаций, активность акустической эмиссии испытывает на границах между стадиями деформирования относительно резкие изменения. Это позволяет достаточно четко выявлять указанные границы, оценивать соответствующие им физико-механические свойства каменной соли и идентифицировать стадии ее деформирования. Увеличение температуры, при которой проводились испытания, приводило к некоторому смещению границ между линейно-упругой и упругопластической стадиями деформирования, а также упругопластической стадией и стадией разрушения. Указанное смещение соответствует уменьшению с ростом температуры пределов упругости и длительной прочности каждого образца каменной соли относительно предела его прочности при сжатии.

Кравченко О. С. Закономерности акустической эмиссии, продольных и объемных деформаций каменной соли при ее нагружении по схеме кармана и температурных воздействиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 4. – С. 96–104. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-4-0-96-104.

Кравченко Олег Сергеевич — аспирант, НИТУ «МИСиС», e-mail: ftkp@mail.ru.

1. Зубов В. П., Ковальский Е. Р., Антонов С. В., Пачгин В. В. Повышение безопасности рудников при отработке верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 5. — С. 22—33. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-22-33.

2. Mansouri H., Ajalloeian R. Mechanical behavior of salt rock under uniaxial compression and creep tests // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2018. Vol. 110, pp. 19—27.

3. Li H., Yang C., Zhao W., Liu B., Yin X. Experimental studies of failure characteristics and evolution laws of ultrasonic velocity and acoustic emission for salt rock under triaxial loading // Rock and Soil Mechanics. 2016. Vol. 37, pp. 2458—2466.

4. Filimonov Y., Lavrov A., Shkuratnik V. Acoustik emission in rock salt: effect of loading rate // Strain, 2002. Vol. 38, pp. 157—159. DOI:10.1111/j.1475-1305.2002.00022.x.

5. Filimonov Y. L., Lavrov A. V., Shafarenko Y. M., Shkuratnk V. L. Experimentelle untersuchung steinsalzes mittels einaxialem drucktest mit hydrostatisher vorbelastung // GlueckaufForschungshefte. 2002. Vol. 61, pp. 80—83.

6. 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.

7. Лавров А. В., Филимонов Ю. Л., Шкуратник В. Л. Эффект Кайзера в каменной соли // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2002. — № 5. — С. 40—48.

8. Винников В. А., Вознесенский А. С., Устинов К. В., Шкуратник В. Л. Теоретические модели акустической эмиссии в горных породах при различных режимах их нагревания // Прикладная механика и техническая физика. — 2010. — т. 51(1). — С. 100—105.

9. Li H., Yang C., Zhao W., Liu B., Yin X. Experimental studies of failure characteristics and evolution laws of ultrasonic velocity and acoustic emission for salt rock under triaxial loading // Yantu Lixue/Rock and Soil Mechanics, 2016. Vol. 37, No 9, pp. 2458—2466.

10. Jie C., Junwe, Z., Song R., Lin L., Liming, Y. Determination of damage constitutive behavior for rock salt under uniaxial compression condition with acoustic emission // Open Civil Engineering Journal. 2015. Vol. 9, No 1, pp. 75—81.

11. Mejia F., Shyu M.-L., Nanni A. Data quality enhancement and knowledge discovery from relevant signals in acoustic emission // Mechanical Systems and Signal Processing, 2015, Vol. 62, pp. 381—394.

12. Николенко П. В., Набатов В. В. Об обеспечении помехозащищенности геоакустического контроля критических напряжений в породном массиве // Горный журнал. — 2015. — № 9. — С. 33—36.

13. Шкуратник В. Л., Кравченко О. С., Филимонов Ю. Л. Экспериментальное исследование зависимости акустико-эмиссионных и реологических характеристик каменной соли от напряжений и температуры // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2019. — № 4. — С. 20—27.