Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Поиск по журналу

Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых

1999 год, номер 6

О некоторых особенностях эволюции гармонических акустических сигналов при нагружении блочных сред с цилиндрической полостью

М. В. Курленя, В. Н. Опарин, А. А. Акинин, В.Ф. Юшкин, Б. Ф. Симонов, Е. Г. Балмашнова
Институт горного дела СО РАН,
Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
Подраздел: МЕХАНИКА ГОРНЫХ ПОРОД

Аннотация

Представлены результаты физического моделирования, позволяющие ответить на вопрос: имеются ли основания для ранее высказанной М. В. Курленей и В. Н. Опариным гипотезы о том, что на стадиях предразрушения очаговые зоны горных ударов, землетрясений и других динамических событий уподобляются своеобразной “геомеханической лазерной системе”, т.е. акустически активной среде, способной к когерентному излучению сейсмической энергии. В этой связи вопросы о возможной согласованности формирования акустических сигналов в структурных элементах блочных сред как по частотному спектру, так и по фазовой составляющей, являются ключевыми. В существующих подходах к анализу механизмов очаговых зон динамического проявления горного давления, как правило, пренебрегается тем обстоятельством, что квазистатические процессы накопления упругой энергии в формирующихся очаговых зонах всегда идут на акустическом фоне (от естественных микросейсмов и до сложных волновых явлений, сопровождающих импульсные сейсмические воздействия от удаленных землетрясений, взрывов и т.п.). Учитывая открытый в Институте горного дела СО РАН эффект аномально низкого трения в блочных средах, вид напряженно-деформированного состояния в геоблоках и амплитудно-периодные характеристики “сейсмического фона” могут иметь решающее значение для реализации динамического события. Поэтому возникает естественный вопрос: что происходит, например, c регулярными по частоте, микросейсмами или акустическими волновыми пакетами в очаговых зонах будущих динамических событий в зависимости от уровня господствующих там напряжений. В работе рассматриваются данные эксперимента, касающегося одного из наиболее простых случаев, когда очаговая зона моделируется совокупностью однородных блоков с концентратором напряжений в виде цилиндрической полости (“плоская” модель), а квазистатический процесс внешнего нагружения – одноосным сжатием от пресса со слабым боковым отпором. Причем “акустический фон” задается на периферийном блоке модели в монохроматическом режиме. Эта модель имеет прямое отношение и к проблеме акустического контроля предельных состояний пород вокруг подземных выработок. Доказано, что на стадиях предразрушения модели имеет место не только схождение резонансных частот по системе блоков, но и усиление амплитуды гармонических сигналов за счет перехода накопленной упругой энергии структурных элементов в энергию акустических сигналов. При этом нарушается закон степенного затухания гармонических сигналов от источника излучения, а модель из геоматериалов превращается в акустически активную среду, работающую как своеобразная “геомеханическая лазерная система”.