Науковий вісник НГУ

Дослідження особливостей деформації неідеально-пружних гірських порід

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Геотехнічна і гірнича механіка, машинобудування

Останнє оновлення: 13 січня 2015

Опубліковано: 13 січня 2015

Перегляди: 5128

Автори:

В.А. Мащенко, кандидат фізико-математичних наук, доцент, Рівненський державний гуманітарний університет, доцент кафедри фізики, м.Рівне, Україна

І.О. Садовенко, доктор технічних наук, професор, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, завідувач кафедри гідрогеології та інженерної геології, м.Дніпропетровськ, Україна

Реферат:

Мета. На основі модельного підходу та інтерпретації експериментальних даних швидкостей поширення поздовжніх і поперечних акустичних хвиль проаналізувати вплив структурно-морфологічних особливостей та пружних характеристик дефектів на особливості деформації ряду пісковиків.

Методика. Включала проведення серії експериментальних досліджень щільності, пористості та визначення швидкостей поширення поздовжніх та поперечних акустичних хвиль у зразках пісковиків з різною структурною організацією.

Результати. За швидкостями поширення поздовжніх та поперечних акустичних хвиль для пісковиків з різними значеннями ефективного коефіцієнта Пуассона визначені пружні параметри дефектності структури. Проведено порівняльний аналіз відношення нормальної та тангенціальної складових деформації з ефективним коефіцієнтом Пуассона пісковиків. На основі варіації швидкостей акустичних хвиль під дією зовнішнього тиску проведено розрахунок коефіцієнта Пуассона середовища-матриці.

Наукова новизна. Розглянута деформаційна поведінка пісковиків на основі моделі мікронеоднорідного середовища у вигляді пружної матриці й планарних дефектів включень. Теоретичні оцінки параметрів дефектів через пружні сталі лінійної теорії пружності вказують на адекватність застосування моделі для опису деформованого стану неідеально-пружних гірських порід. Обґрунтована можливість існування від’ємного коефіцієнта Пуассона у пісковиків при високій нормальній стисливості дефектів структури із внеском контактних взаємодій.

Практична значимість. Розроблена методика дослідження особливостей деформованого стану неідеально-пружних гірських порід методами неруйнуючого контролю. Отримані співвідношення для оцінки нормальної й тангенціальної податливості через ефективні модулі пружності мікронеоднорідного середовища та модулі пружності й коефіцієнт Пуассона середовища-матриці. Показано, що між концентраціями дефектів, їх податливостями й ефективним коефіцієнтом Пуассона, що визначає деформаційно-пружні характеристики середовища, існує обернена залежність. 

Список литературы / References

1. Гольдин С.В. Распространение акустических волн в грунтах в условиях изменяющегося сдвигового напряжения (вплоть до разрушения образцов)/ С.В. Гольдин, Ю.И. Колесников, С.В. Полозов // Физическая мезомеханика. – 1999. – Т. 2. – № 6.– С. 105–113.

Goldin, S.V., Kolesnikov, Yu.I. and Polozov, S.V. (1999), “Acoustic wave propagation in soils at varying shear stress (up to failure of specimens)”, Physical Mesomechanics Journal,Vol. 2, no. 6, pp. 105–113.

2. Извеков О.Я. Модель пористой среды с упругим трещиноватым скелетом / О.Я Извеков, В.И. Кондауров // Физика земли. – 2009. – Т. 45.– № 4. – С. 31–42.

Izvekov, O.Ya. and Kondaurov, V.I. (2009), “Model of a porous medium with anelastic fractured skeleton”, Izvestiya, Fizika Zemli, Vol. 45, no. 4, pp. 31–42.

3. Капустянский С.М. Негололомная модель деформирования высокопористого песчаника при его внутреннем дроблении / С.М. Капустянский, В.Н. Николаевский, А.Г. Жиленков // Физика земли.– 2010. –Т. 46. – № 12. – С. 82–92.

Kapustyanskii, S.M., Nikolaevskii, V.N. and Zhilenkov, A.G. (2010),“Nonholonomic model of deformation of highly porous sandstone under its internal crushing”, Izvestiya, Fizika Zemli, Vol. 46, no. 12, pp. 1095–1104.

4. Никитин А.Н. Особенности распространения продольных и поперечных упругих волн в текстурированных горных породах / А.Н. Никитин, Т.И. Иванкина, В.К. Игнатович // Физика земли.– 2009. – Т. 45. – № 5. – С. 57–69.

Nikitin,A.N.,Ivankina, T.I. and Ignatovich, V.K. (2009), “The Wave Field Patterns of the Propagation of Longitudinal and Transverse Elastic Waves in Grain-Oriented Rocks”, Izvestiya, Fizika Zemli, Vol. 45, no. 5, pp. 424–436.

5. Вахненко В.О. Моделювання гістерезисного поводження пісковику в умовах повільного циклічного навантаження / В.О. Вахненко // Геофизичний журнал – 2011. –Т. 33. – № 4.– С. 153–158.

Vakhnenko, V.O. (2011), “Simulation of hysteresis sandstone behavior in case of slow cyclic loading”, Geofizicheskiy Zhurnal, Vol. 33, no.4, pp. 153–158.

6. Zaitsev, V. And Sas, P. (2000), “Elastic moduli and dissipative properties of microinhomogeneous solids with isotropically oriented defects”, Acustica-Acta Acustica,Vol. 86, no. 2, pp. 216–228.

7. Експериментальна установка для вимірювання пружних параметрів гірських порід / В.А. Мащенко, О.О. Панчук, І.О. Садовенко, М.А. Бордюк // Вісник інженерної академії України. – 2012. – Вип. 3–4. – С. 60–64.

Mashchenko,V.A., Panchuk,O.O., Sadovenko,I.O. and Borduk, M.A. (2012), “Experimental device for measuring the elastic parameters of rocks”, Bulletinof Engineering Academy of Ukraine, Iss. 3–4,pp. 60–64.

8. Mavko,G. (1994),“The relation between seismic P- and S- velocity dispersion in saturated rocks”, Geophysics, Vol. 59, no.1, pp.87–92.

9. Назаров В.Е. О коэффициенте Пуассона трещиноватых сред / В.Е. Назаров, А.М. Сутин // Акустический журнал. – 1995. – Т.41. – № 6.– С. 932–934.

Nazapov,V.E.and Sutin, A.M. (1995),“Poisson’s ratio of cracked media”, Akusticheskiy Zhurnal, Vol. 41, no. 6,pp. 932–934.

10. Материалы с отрицательным коэффициентом Пуассона (обзор) /Д.А. Конёк, К.В. Войцеховски, Ю.М. Плескачевский, С.В. Шилько // Механика композитных материалов и конструкций. – 2004. –Т. 10. – № 1.– С. 35–69.

Koniok, D.A., Voitsekhovsky, K.V., Pleskachevsky, Yu.M. and Shilko, S.V. (2004), “Materials with negative Poisson’s ratio. (The review)”, Mekhanika kompozitnykh materialov i konstruktsyy, Vol. 10, no. 1, pp. 35–69.

11. Анализ структуры угольного пласта методом акустической геолокации / А.Н. Шашенко, В.Н. Журавлев, Е.В. Масленников М.С. Дубицкая / Науковий вісник НГУ. – 2013. – № 3. – С. 65–71.

Shashenko, A.N., Zhuravlev, V.N., Maslennikov, Ye.V., Dubitskaya, M.S.(2013), “Analysis of coal bend structure by the method of acoustic geolocation”, Naukovyi Visnyk Natsionalnogo Hirnychoho Universytetu, no. 3, pp. 65–71.

2014_6_mashchenko
2015-01-13  141.6 KB  919

• < Попередня
• Наступна >