ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2019, том 20, № 1, с. 52-64. https://doi.org/10.21455/gr2019.1-5

УДК 550.34+620.179

Аннотация  Литература  Полный текст

К ВОПРОСУ ОБ АНАЛИЗЕ СТАТИСТИКИ СОБЫТИЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ПО ДАННЫМ ОДИНОЧНОГО ДАТЧИКА В ЭКСПЕРИМЕНТАХ С ТЕРМИЧЕСКИМ РАЗРУШЕНИЕМ ГОРНЫХ ПОРОД

© 2019 г. П.А. Казначеев(1), З.-Ю.Я. Майбук(1), А.В. Пономарев(1), В.Б. Смирнов(1,2), Н.Б. Бондаренко(1,2)

(1) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

(2) Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Рассмотрена задача оценки наклона графика распределения событий термоакустической эмиссии (ТАЭ) по энергиям на основе данных о распределении её импульсов по амплитудам. События ТАЭ связываются с отдельными актами микроразрушений (прежде всего, образованием и развитием трещин); импульсы ТАЭ регистрируются одиночным датчиком акустической эмиссии. Проанализировано влияние на энергию импульсов факторов, связанных с распространением упругих волн. Показано, что из этих факторов наибольшее влияние на изменение энергии импульсов оказывает поглощение упругих волн в нагреваемом образце. Рассмотрены одно- и двухзвенный законы распределения событий ТАЭ. Показано, что одинаковый наклон графика (b-value) у регистрируемого распределения импульсов по амплитудам и исходного распределения событий наблюдается только в случае, когда значение b-value постоянно во всем диапазоне энергий событий ТАЭ (однозвенный закон). В такой ситуации действует один характерный механизм генерации событий во всем объеме образца. В случае разного значения b-value в различных диапазонах энергий (двухзвенный закон) затухание упругих волн в образце искажает исходное распределение. Предложена методика оценки “истинного” значения b-value на основе анализа распределения регистрируемых импульсов ТАЭ в нескольких поддиапазонах амплитуд.

Ключевые слова: термостимулированное разрушение горных пород, термоакустическая эмиссия, b-value, поглощение упругих волн.

Литература

Васин Р.Н., Никитин А.Н., Локаичек Т., Рудаев В. Акустическая эмиссия квазиизотропных образцов горных пород, инициированная температурными градиентами // Физика Земли. 2006. № 10. С.26–35.

Веттегрень В.И., Куксенко В.С., Томилин Н.Г., Крючков М.А. Статистика микротрещин в гетерогенных материалах (граниты) // Физика твердого тела. 2004. Т. 46, вып. 10. С.1793–1796.

Веттегрень В.И., Башкарев А.Я., Морозов Г.И., Лебедев А.А., Нефедьев Е.Ю., Крючков М.А. Влияние структурных границ раздела на статистику коррозионных микротрещин // Физика твердого тела. 2005. Т. 47, вып. 10. С.1796–1798.

Дамаскинская Е.Е., Пантелеев И.А., Гафурова Д.Р., Фролов Д.И. Структура деформируемого гетерогенного материала по данным акустической эмиссии и рентгеновской микротомографии // Физика твердого тела. 2018. Т. 60, вып. 7. С.1353–1357.

Дейвис Р.М. Волны напряжений в твердых телах. М.: Изд-во ин. лит., 1961. 104 с.

Казначеев П.А., Майбук З.-Ю.Я., Пономарев А.В., Смирнов В.Б., Бондаренко Н.Б. Лабораторное исследование термостимулированных разрушений горных пород // Триггерные эффекты в геосистемах (Москва, 6–9 июня 2017 г.): Материалы IV Всеросс. конф. с междунар. участием / Под ред. В.В. Адушкина, Г.Г. Кочаряна. М.: ГЕОС, 2017. С.163–171.

Марков Е.А. Оценка информативности структуры сигналов акустической эмиссии от образования микротрещин в тонкостенных объектах: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. М.: МИСиС, 2007. 24 с.

Сыч Т.В. Совершенствование технологии акустико-эмиссионного контроля на основе конечно-элементного анализа акустического тракта: дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск: ФГБОУ ВПО СГУПС, 2016. 149 с.

Шкуратник В.Л., Вознесенский А.С., Винников В.А. Термостимулированная акустическая эмиссия в геоматериалах. М.: Изд-во “Горная книга”, 2015. 241 с.

AE Test. Сайт о акустико-эмиссионном методе контроля, пакете AE Workbench // Комаров А. – Электрон. дан. 2017. URL: www.aetest.ru.

Amitrano D. Variability in the power-law distributions of rupture events. How and why does b-value change // Eur. Phys. J. Special Topics. 2012. V. 205. P.199–215.

Damaskinskaya E.E., Panteleev I.A., Kadomtsev A.G., Naimark O.B. Effect of the state of internal boundaries on granite fracture nature under quasi-static compression // Physics of the Solid State. 2017. V. 59, N 5. P.944–954.

Okal E.A., Romanowicz B. On the variation of b-values with earthquake size // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1994. V. 87. P.55–76.

Pisarenko V.F., Rodkin M.V. The estimation of probability of extreme events for small samples // Pure Appl. Geophys. 2017. V. 174. P.1547–1560.

Ponomarev A.V., Zavyalov A.D., Smirnov V.B., Lockner D.A. Physical modeling of the formation and evolution of seismically active fault zones // Tectonophysics. 1997. V. 277. P.57–81.