Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка метода определения механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений

ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода определения механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений"

4854332

НАРЫШКИН Данила Андреевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОСНОВЕ СИНХРОННЫХ ДЕФОРМАЦИОННЫХ И АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Специальность 25.00.20 - «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ОЕВ 2011

Москва 2011

4854332

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор ВОЗНЕСЕНСКИЙ Александр Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор БАКЛАШОВ Игорь Владимирович кандидат технических наук АВЕРИН Андрей Петрович

Ведущая организация:

ФГУП «Национальный научный центр горного производства «Институт горного дела им. А. А. Скочинского»

Защита диссертации состоится « марта 2011г. в «/? » час. на заседании диссертационного совета Д-212.128.05 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, д.6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан «¿7/» февраля 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

МЕЛЬНИК Владимир Васильевич

Общая характеристика работа

Актуальность работы.

Наличие надежной информации о механических свойствах горных пород в массиве является необходимым условием принятия эффективных технологических решений при добыче полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений. Важным источником такой информации являются экспериментальные исследования на образцах горных пород. В соответствии с действующими стандартами к одним из основных механических свойств относят коэффициент поперечного расширения и модуль деформации, измеряемые при возрастающей нагрузке на образец, а также модуль упругости и коэффициент Пуассона, определяемые на участке разгрузки образца.

Определение механических свойств на предположительно идентичных образцах горных пород в одинаковых условиях проведения измерений не дает, как правило, одинаковых результатов. Это обусловлено, с одной стороны, естественной неоднородностью образцов, а с другой - тем, что диапазон напряжений, в котором рассчитываются значения указанных свойств, определяется через среднее значение предела прочности при одноосном сжатии испытываемой породы. В то же время каждый из образцов горной породы обладает индивидуальным пределом прочности, который может отличаться от среднего значения в достаточно широких границах. Это приводит к ухудшению прецизионности измерений, то есть степени близости результатов друг другу, и обусловлено невыполнением условия повторяемости их проведения. Кроме того, применение стандартной методики приводит к тому, что часть образцов будет разрушена еще до перехода к участку разгрузки, по которому определяются упругие свойства горных пород, что скажется на уменьшении объема выборки и, следовательно, на ухудшении прецизионности оценки средних значений свойств исследуемой породы.

Усложнение условий добычи полезных ископаемых и строительства подземных сооружений предъявляет повышенные требования к качеству результатов определения механических свойств горных пород, что обусловливает объективную потребность в совершенствовании существующих методов получения этих результатов. Одним из перспективных направлений такого совершенствования является сочетание традиционных деформационных измерений с синхронными акустико-эмиссионными наблюдениями в процессе нагружения образцов. Указанное сочетание позволило бы обеспечить условие повторяемости измерений и тем самым повысить их прецизионность.

Таким образом, разработка метода определения механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений представляется актуальной научной задачей.

Целью диссертации является разработка метода определения механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и аку-стико-эмиссионных измерений, обеспечивающего условие повторяемости последних.

Идея работы заключается в использовании синхронных многоканальных лабораторных измерений акустико-эмиссионных и механических параметров горных пород для обеспечения условий повторяемости измерения их механических свойств.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем:

1. Акустико-эмиссионные измерения, проводимые синхронно с деформационными при испытаниях на образцах горных пород в режиме одноосного нагружения, позволяют выделить участок зависимости между напряжениями и деформациями, на котором должно проводиться определение модуля деформации и коэффициента поперечного расширения, что обеспечивает условие повторяемости измерений при испытании группы образцов.

2. Условие повторяемости измерений модуля упругости и коэффициента Пуассона на ветви разгрузки деформационной кривой обеспечивается переходом от нагружения к разгрузке при достижении своих максимальных значений коэффициентом корреляции между параметрами акустической эмиссии, регистрируемой в различных зонах деформируемого образца горной породы.

3. Максимальное значение коэффициента корреляции гтах параметров акустической эмиссии, при котором необходимо производить разгрузку образца для определения упругих свойств, находится в определенных диапазонах, индивидуальных для каждого генотипа горной породы; так, например, для габбро-амфиболитов гти находится в диапазоне от 0,8 до 1, для каменной соли - от 0,98 до 1, а для антрацита - от 0,87 до 1; если же до разрушения образца гшах не достигает нижней границы указанных диапазонов, это свидетельствует о наличии внутренних дефектов или его аномально высокой неоднородности, и такой образец должен исключаться из рассмотрения, так как не отражает свойства исследуемой горной породы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- использованием для проведения лабораторных экспериментов аппаратуры с высокими метрологическими характеристиками и методик измерения, подтвердивших достоверность результатов при других исследованиях;

- использованием методов математической статистики и стандартного базового программного обеспечения для написания программ обработки, а также положительными результатами верификации и валидации программного обеспечения;

- хорошей воспроизводимостью закономерностей акустической эмиссии, полученных при проведении однотипных акустико-эмиссионных измерений на статистически значимом количестве (не менее 10) образцов пород каждого генетического типа, исследованного в работе;.

- уменьшением разброса значений механических свойств, получаемых по предложенной методике, по сравнению с традиционным их измерением по ГОСТ 28985-91, являющимся подтверждением обеспечения условий повторяемости измерений.

Научная новизна исследований заключается:

- в установлении взаимосвязи между активностью акустической эмиссии и напряженно-деформированным состоянием образцов, а также в обосновании на этой основе способа определения механических свойств горных пород, обеспечивающего условие повторяемости измерений;

- в обосновании напряжения перехода от нагружения к разгрузке образца при определении его упругих свойств по первому увеличению коэффициента корреляции параметров акустической эмиссии, зарегистрированной в разньрс зонах образца, до значений, близких к единице, что исключает разрушение образцов и обеспечивает условие повторяемости измерений;

. - в установлении для различных генотипов горных пород диапазонов максимальных значений коэффициента корреляции, при которых рекомендуется переходить от нагружения к разгрузке для определения упругих свойств на обратной ветви деформационной кривой.

Научное значение работы состоит в установлении новых закономерностей акустической эмиссии в образцах деформируемых горных пород, использование которых при определении их механических свойств обеспечивает условие повторяемости измерений;

Практическая ценность работы. Выводы и рекомендации, полученные на основе проведенных исследований, обеспечивают условие повторяемости измерений механических свойств горных пород при изыскательских работах, что позволяет более точно определить их свойства.

Реализация результатов работы. По результатам работы подготовлены «Методические рекомендации по определению механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений», переданные в ООО «АМиК», (г. Екатеринбург) и принятые к использованию.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на: научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2008, 2010 гг.), VIII Международном школе-семинаре «Физические основы прогнозирования разрушения горных пород» (Санкт-Петербург, Физико-технический институт РАН им. А.Ф. Иоффе, 2010 г.), научной конференции, посвященной 100-летшо со дня рождения А. В. Римского-Корсакова (Москва, Акустический институт им. Н. Н. Андреева, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, 15 таблиц, 48 рисунков, список использованных источников из 90 наименований.

Основное содержание работы

Первая глава диссертации посвящена анализу современного состояния проблемы обеспечения условия повторяемости измерений механических свойств горных пород, которые являются одними из основных данных при

проектировании й создании горных предприятий, а также объектов подземного строительства.

Экспериментальным и теоретическим исследованиям механических свойств горных пород в лабораторных и натурных условиях свои работы посвятили такие ученые, как А.П. Аверин, И.В. Баклашов, Ю.М. Карташов, Б.А. Картозия, A.B. Леонтьев, Б.В. Матвеев, Г.В. Михеев, А.Г. Протосеня,

A.Н. Ставрогнн, М.Н. Тавостин, Б.Г. Тарасов, А.Б. Фадеев, С.Е. Чирков, Е.М. Шафаренко, B.C. Ямщиков и др.

Одними из наиболее важных механических свойств являются модуль деформации, коэффициент поперечного расширения, модуль упругости и коэффициент Пуассона. Два первых из них согласно ГОСТ 28985-91 определяются по деформационной кривой на участке нагружения, а два последних -на участке разгрузки. Упомянутый стандарт принят в 1991 г. и представляет собой значительную веху в этой области. За прошедшее время увеличились возможности измерительных средств, позволяющих получать более полную информацию об исследуемых геологических объектах. При этом также возросли требования к получаемым результатам. Новым стандартом ГОСТ Р ИСО 5725-2002 в качестве одного из факторов обеспечения прецизионности результатов измерений, т. е. их близости друг другу, рассматривается условие повторяемости. Используемый же в настоящее время вышеупомянутый ГОСТ не всегда соответствует этому условию. Это связано с особенностями объектов испытаний - горных пород, имеющих большой разброс значений механических свойств каждого образца и требующих подбора индивидуальных условий измерений. Кроме того, при определении упругих свойств по действующим стандартам напряжение перехода от нагрузки к разгрузке выбирается исходя из среднего значения предела прочности на сжатие для испытываемых типов горных пород, что при большом его разбросе может привести к разрушению образца еще до достижения указанного напряжения. Сокращение количества образцов ведет к ухудшению прецизионности оценки средних значений их механических свойств.

Задача обеспечения условий повторяемости результатов таких измерений в настоящий момент решается разными способами, в том числе благодаря увеличению количества информативных параметров, характеризующих измеряемые величины. Такие дополнительные информативные параметры может предоставить синхронная с деформационными измерениями регистрация акустической эмиссии (АЭ).

Изучению проявлений АЭ при нагружении и деформировании горных пород, разработке методов прогнозирования их разрушения посвятили свои работы такие отечественные ученые, как A.C. Вознесенский, Е.Е. Дамаскин-ская, Ю.В. Демчишин, B.C. Жуков, С.Н. Журков, В.В. Иванов, А.Д. Завьялов,

B.C. Куксенко, A.B. Лавров, В .А. Мансуров, Б.П. Манжиков, Е.С. Оксенкруг, В.А. Петров, A.B. Пономарев, В.Р. Регель, В.Н. Савельев, А.И. Слуцкер, Г.А. Соболев, Э.Е. Томашевский, И.С. Томашевская, Н.Г. Томилин, Ю.Л. Филимонов, Д.И. Фролов, В.Л. Шкуратник, Э.А. Эртуганова и др.

Однако использование метода АЭ для повышения повторяемости измерений в лабораторных условиях механических свойств материалов, и в частности горных пород, изучено в недостаточной степени. Не рассмотрено использование АЭ для выбора участка зависимости между напряжениями и деформациями при определении модуля деформации и коэффициента поперечных деформаций. Также не исследовано использование АЭ для точного установления напряжения перехода от нагружения к разгрузке при определении упругих свойств пород и обеспечения тем самым условия повторяемости измерений.

Указанные выше причины определили область исследования диссертационной работы.

На основе анализа материалов первой главы были сформулированы приведенная выше цель, а также следующие задачи исследований:

- обоснование и разработка информационно-измерительной системы для определения механических свойств образцов горных пород с синхронизацией между собой каналов измерения механических и акустико-эмиссионных параметров;

- анализ систематической погрешности измерения механических свойств, вносимой установкой нагружения, и разработка способа ее устранения;

- обоснование и разработка на основе использования метода АЭ способа, обеспечивающего условие повторяемости измерений механических свойств горных пород на восходящей ветви деформационной кривой;

- обоснование и разработка акустико-эмиссионного корреляционного метода и условий его применения при определении механических свойств различных типов горных пород на нисходящей ветви деформационной кривой.

Вторая глава диссертационной работы посвящена методическому обоснованию проведения совместных деформационных и акустико-эмиссионных измерений. В ней рассмотрено построение информационно-измерительной системы, а также дано описание образцов горных пород, использованных при испытаниях.

В исследованиях, проведенных в работе, применялась специально разработанная для этих целей информационно-измерительная система на базе стандартной акустико-эмиссионной аппаратуры А-1Лпе32Б. Произведена установка дополнительных модулей измерения механических величин (тен-зоканалы) в тот же самый компьютер, где размещена акустико-эмиссионная система. При этом осуществлялся запуск параллельно работающего программного обеспечения каждой из подсистем. Такое построение позволило осуществить доработку акустико-эмиссионной системы с минимальными изменениями в ее структуре.

При испытаниях образцов горных пород на одном компьютере одновременно запускаются две программы: одна для регистрации параметров и полных сигналов АЭ и вторая - для регистрации механических величин. Для синхронизации начало измерений второй программы инициируется первой

записью данных АЭ. Кроме того, показания времени, записываемые в файлы обеих систем, берутся из системного времени компьютера, что обусловливает высокую точность синхронизации. Такое построение информационно-измерительной системы дает возможность производить комплексные оценки свойств горных пород и обеспечивать условие повторяемости их измерений.

Для испытаний были использованы установки для нагружения, в состав которых входят лабораторный пресс Е1Ы00 с максимальной нагрузкой 100 т и стабилометр (камера всестороннего сжатия) БВ-21, позволяющие испытывать образцы при одноосном сжатии и в сложном напряженном состоянии.

Материалом испытаний являлись цилиндрические образцы диаметром с! =40 мм и 60 мм; высотой Ь = 80 мм и 120 мм соответственно. Они изготавливались из цементно-песчаной смеси, из кусков антрацита с месторождения угля «Красногорский разрез» и шахт Восточного Донбасса, из кернов каменной соли с месторождения «Тульская площадь» и кернов скальных горных пород с площадки строительства высотного здания Екатеринбург-сити.

Третья глава посвящена обеспечению условий повторяемости измерений механических свойств образцов горных пород благодаря устранению погрешностей, связанных с неидеальностью испытательных установок и нелинейностью деформирования горных пород.

Устранение систематической погрешности измерения деформаций, вносимой установкой нагружения.

При испытании горных пород, обладающих высокими значениями модуля упругости, деформации образца имеют малые величины, что приводит к необходимости увеличения точности проведения деформационных измерений. Из-за конечной жесткости установки нагружения продольные деформации образцов включают составляющую, связанную с деформированием динамометра и других частей установки, что вносит в измерение существенную систематическую погрешность. Поэтому следует принять меры для ее устранения. Это может быть достигнуто путем введения корректирующих зависимостей, определяемых из предварительных экспериментов.

Из специально проведенных экспериментов была получена эмпирическая зависимость деформаций от приложенных нагрузок для данных камеры нагружения и динамометра (Д2=0,94)

х, = 0,001679 -Р1'1'61, мм, где Р - нагрузка на образец, кгс; хл - продольная деформация динамометра, мм. При этом абсолютная осевая деформация х\ образца будет рассчитываться по формуле

х, = х - = х - 0,001679 • Ршм, мм, где х - измеренная величина осевой деформации. Неучет этой поправки будет приводить к завышенным значениям осевой деформации и заниженным величинам модулей деформации и упругости.

Для оценки влияния найденной систематической погрешности измерения данным методом было произведено сравнение полученных значений механических свойств горной породы с введением поправки и без нее. Расчеты

показали, что их разница в процентах составляет: для модуля деформации

= 14 % , для модуля упругости = 19,5%, для коэффициента поперечных деформаций <5у = 13,8% и для коэффициента Пуассона <5р = 20,7%.

Таким образом, при введении искомой поправки измеренных значений деформаций получаемые результаты механических свойств увеличиваются на 14-20%.

Разработка способа устранения погрешностей, связанных с нелинейностью зависимости между напряжениями и деформациями.

При приложении увеличивающейся осевой нагрузки к образцу его суммарная деформация складывается из упругой и неупругой составляющих, соотношение между которыми на разных стадиях нагружения различно. Так, на начальной стадии нагружения деформирование носит преимущественно неупругий характер. Здесь закрываются поры и трещины в геоматериале, происходит разрушение слабых связей между отдельными структурными элементами. Указанное разрушение сопровождается значительной активностью акустической эмиссии (ААЭ). По мере дальнейшего монотонного увеличения нагрузки соотношение менее и более прочных связей между отдельными структурными элементами постоянно меняется в пользу последних. При этом ААЭ уменьшается. При достижении определенных индивидуальных для каждого типа геоматериала значений напряжений в нем достигается состояние максимального уплотнения. В этом состоянии геоматериал характеризуется минимумом действующих и возникающих дефектов, а значит, и минимумом ААЭ, возникающей под влиянием одноосного нагружения. При превышении нагрузкой некоторого порогового значения происходит образование новых дефектов (трещин) и, как следствие, резкое увеличение поперечных деформаций образца и рост ААЭ. Таким образом, именно на участке нагружения, где имеет место состояние максимального уплотнения образца, преобладают упругие деформации, а ААЭ минимальна.

Здесь связь между напряжениями и деформациями наиболее линейна, а расчетное значение коэффициента поперечных деформаций и модуля деформации наиболее достоверно.

Таким образом, при использовании синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений удается найти участок графика деформации-напряжения, в котором образец деформируется упруго, и тем самым повысить повторяемость измерений таких механических свойств, как коэффициент поперечного расширения и модуль деформации, определяемых по диаграмме деформирования в соответствии с ГОСТ 28985-91 на прямой ветви (нагрузка). На рис. 1 представлены экспериментальные данные, полученные на образце песчаника с Жезказганского месторождения диаметром 40 мм и высотой 80 мм.

На временной оси графика ААЭ можно отметить моменты времени = 294 с и *2=212 с, в которые, соответственно, начинается и заканчивается временной интервал Дг = — , где ААЭ А^ минимальна. Далее по интервалу времени Л/, в котором, как было сказано выше, происходит максимально

упругое деформирование, были найдены точки см =100-10"' и е12 = 128-10"' графика £,(() и точки е3, = 3,91-10~4 и е32 =9,38-Ю"1 графика е3(1). Их приращения соответственно равны: Де, =е12-е„ =28-10"' и Дг3 = е32-е31 =5,47-10"'.

£,,е3 0.015 го.з

V

0.010

0.005

1-0.2

0.1

2 12 29 у, I

ААЭ , V/ —у--; У 1 01 !

чУа , Л? }

в ч! К Гл... .!

МПа имп./с 60 1180

40 -

20

120

60

-|0

и с

" и юо 200 ;2зоо

Рис. 1. Графики зависимостей продольных £/ и поперечных £з деформаций, напряжения <т, ААЭ А^ и коэффициента поперечной деформации V при одноосном нагружении цилиндрического образца Жезказганско-го песчаника от времени

По полученным приращениям рассчитывают искомый коэффициент поперечной деформации

Ле

У = ^ = 0,195.

Де,

Используя приведенную выше методику, находят диапазон напряжений и продольных деформаций для расчета модуля деформаций.

Для проверки работоспособности данного метода были проведены испытания на образцах Жезказганского песчаника. Всего испытано 10 образцов, на которых были определены указанные выше механические свойства с надежностью результатов более 90% в соответствии с ГОСТ 28985-91 и по предлагаемой методике.

Как следует из полученных результатов, за счет предлагаемой методики измерений коэффициент вариации модуля деформаций Ея уменьшился с 45,6 до 35,3%, при этом относительная погрешность измерений при надежности 90% ¿>£Д снизилась с 27,4 до 21,2%. Коэффициент вариации коэффициента

поперечного расширения V уменьшился с 38,6 до 29,3%, что привело к уменьшению относительной погрешности <5„ с 23,2 до 17,6%. Таким образом, удалось уменьшить разброс полученных результатов и повысить тем самым прецизионность измерений искомых свойств за счет обеспечения условия их повторяемости. На способ получен патент на изобретение.

Тем самым подтверждается первое научное положение.

Четвертая глава посвящена обоснованию корреляционного метода, дополняющего процедуру определения упругих свойств горных пород в соответствии с ГОСТ 28985-91.

Определение деформационных характеристик по ГОСТ 28985-91 предусматривает нагружение образца до начального напряжения щ (напряжения пригрузки), составляющего 5 % от предела прочности при одноосном сжатии асж, определяемого из предварительных экспериментов. После этого образец нагружают до максимального заданного значения ат и при последующей разгрузке до по, регистрируют деформации. На этой нисходящей ветви кривой деформирования определяют упругие свойства, то есть модуль упругости Е и коэффициент Пуассона ц. Таким образом, в данном ГОСТе точно определена нижняя граница нагрузки сг0 однако верхняя граница ат, при которой необходимо переходить от нагрузки к разгрузке, четко не указана, что вносит в измерения субъективный фактор и может привести к неоднозначному результату. Кроме того, из-за большого разброса значений асж даже в пределах одного геологического элемента часть образцов будет разрушаться при нагрузках, которые меньше, выбранного оператором значения ат. Это приведет к увеличению количества испорченных образцов и к существенным погрешностям определения модуля упругости и коэффициента Пуассона.

Так, например, для образцов метаморфизованных габбро-амфиболитов с участка строительства высотного здания «Екатеринбург-сити» были получены значения предела прочности 65,4 МПа при среднеквадратическом отклонении 27,7 МПа. Разброс значений асж достаточно большой: от 5 до 130 МПа, это делает невозможным определение упругих свойств в соответствии с ГОСТ 28985-91 для всех без исключения образцов.

Указанные факторы приводят к снижению прецизионности проводимых измерений. Эту проблему предлагается решить благодаря разработке нового метода, основанного на регистрации акустических сигналов в разных зонах образца и вычислению коэффициента корреляции, по которому прогнозируется момент начала разрушения уже на ранних стадиях, что дает возможность остановить нагружение и перейти к разгрузке образца, не доводя его до разрушения.

Идея этого метода основана на концепции кинетической теории прочности, описываемой двухстадийной моделью разрушения. На начальной стадии разрушения процессы накопления трещин в разных зонах образца идентичны и коэффициент корреляции между параметрами АЭ, зарегистрированной в таких зонах, будет близок к единице. При переходе к кластеризации трещин на второй стадии направление графиков изменения АЭ во времени, регистрируемой в разных зонах образца, противоположно. Это приводит к

уменьшению коэффициента корреляции или к отрицательным его значениям. Такое проявление АЭ позволяет прогнозировать момент разрушения горных пород на ранних стадиях.

Для установления основных закономерностей проявления данного эффекта у разных генотипов горных пород проведены испытания при одноосном нагружении образцов каменной соли, габбро-амфиболитов, антрацита и модельных образцов из цементно-песчаной смеси. При измерениях на образец устанавливаются несколько датчиков: продольных, поперечных деформаций, нагрузки и АЭ. Датчики АЭ располагаются по два в верхней и нижней частях исследуемого образца.

В работе рассматривается установление особенностей получаемых результатов в зависимости от расположения датчиков на модельных образцах из цементно-песчаной смеси. В данном эксперименте были использованы 4 датчика АЭ. Расположение датчиков АЭ по отношению к магистральной трещине, разделившей в процессе нагружения образец на 2 части, представлено на рис. 2.

В результате экспериментов на модельных образцах был получен ряд зависимостей, часть из которых для одного из образцов в качестве примера представлена на рис. 3-5. В первую очередь интерес представляют такие параметры, как ААЭ и нагрузка.

На рис. 3 показано, как менялась ААЭ в процессе эксперимента.

а) трещина Рис. 2. Схема расположения на аку-стико-эмиссионных датчиков относительно новой трещины, разделившей образец в процессе деформирования на две части

имп./с

К

имп./с

с с

а) б)

Рис. 3. Активность акустической эмиссии, зарегистрированная на датчиках А1, А2 (а) и АЗ, А4 (б)

Из приведенных графиков видно, что до момента 550 с от начала эксперимента все датчики показывают практически одинаковый рост ААЭ, однако после этого момента времени ААЭ либо стабилизируется, либо уменьшается. По указанным особенностям поведения ААЭ после 550 с выделяются две пары схожих графиков: для датчиков AI и A4, а также для А2 и A3.

Количественная оценка схожести или различия направлений изменения ААЭ по двум каналам может быть произведена по коэффициенту корреляции г, вычисляемому в скользящем временном окне заданной ширины w=20 элементов, что обосновано в работе. При этом различие в направлениях изменений ААЭ разных датчиков сопровождает переход от участка допредельного деформирования к участку запредельного. На рис. 4 и 5 представлены графики зависимости от времени коэффициентов корреляции г совместно с графиками ААЭ (а) и нагрузки (б) для проверяемых пар датчиков А1-А2 и А2-АЗ.

jVj, имп./с j 500г

сг, МПа

а)

100 200 300 400 500 600 700 800 t, С б) t, С

Рис. 4. Графики зависимостей от времени коэффициента корреляции г (1), рассчитанного между ААЭ (2.1 и 2.2) для датчиков Al и А2 соответственно (а), а также нагрузки ст(3) и коэффициента корреляции г (1) (б); в скобках здесь указаны номера кривых

дг_, имп./с

ст, МПа

®»JO i , ■V

О 2.2 _ Iii

\ 7

jfavb ар* i

¡3&S sL

100 200 300 400 500 600 700 800

1 30

0.6 24

0.2 18

-0.2 12

-0.6 6

- 1 0

□ V

V

У <

Ж

1

0.6 0 2 -0.2 -0.6

-1

100 200 300 400 500 600 700 800

а)

t, с

б)

t, с

Рис. 5. Графики зависимостей от времени коэффициента корреляции г (1), рассчитанного между ААЭ Л^ (2.1 и 2.2) по каналам А2 и АЗ соответственно (а), нагрузки ст(3) и коэффициента корреляции г (1) (б)

Здесь можно отметить достаточно большое различие графиков r{t) для приведенных пар датчиков в последней стадии нагружения. Минимальный коэффициент корреляции для пары датчиков А1-А2 достигает значения -0,6, а для пары А2-АЗ - 0. Заметное уменьшение коэффициента корреляции по отношению к предыдущим его колебаниям (рассматривается сглаженная кривая по рассчитанным значениям коэффициента корреляции) начинается с 510 с для пары А1-А2 и с 580 с для пары А2-АЗ. Анализ данных по эффективности акустико-эмиссионного корреляционного метода для всех пар датчиков при переходе из допредельной стадии деформирования в запредельную показал, что коэффициент корреляции г уменьшается в среднем в 1,3...2 раза, переходя в некоторых случаях в область отрицательных значений.

Лучше всего данный эффект проявляется в парах А1-А2, А2-А4 и АЗ-А4, что дает возможность сделать предположение о различиях в процессах деформирования в областях чувствительности данных датчиков. Данный эффект можно объяснить с точки зрения распределения нагрузки в этих областях.

Возьмем, к примеру, пару датчиков АЗ-А4 (рис. 2). Датчики расположены в противоположных сторонах, причем датчик A3 находится в области, отделившейся в процессе нагружения магистральной трещиной от основного блока образца. Область в зоне чувствительности датчика A3 характеризуется уменьшением нагрузки и, соответственно, уменьшением количества вновь образующихся трещин, что сказывается на снижении уровня ААЭ (рис. 3, б). Область чувствительности датчика A4 характеризуется повышенными значениями нагрузки, перераспределенной после частичного разрушения образца, что сказалось на увеличении ААЭ (рис. 3, б). Результаты по остальным парам также можно обосновать с точки зрения распределения нагрузки после разделения образца на 2 блока.

Благодаря использованию выявленных на модельных образцах из це-ментно-песчаной смеси закономерностей и особенностей эффективного применения акустико-эмиссионного метода были введены соответствующие изменения в методику проведения последующих экспериментов.

Испытание образцов скальных горных пород проходило в одноосном напряженном состоянии в соответствии с ГОСТ 28985-91 и предлагаемой методикой.

Для примера на рис. 6 представлены результаты испытаний одного из образцов габбро-амфиболита №4-3 6а. При сравнении коэффициента корреляции г с графиком нагрузки видно, что его возрастание до значений близких 1 произошло при напряжениях, которые меньше асж и большие нижней границы- Сто, то есть в пределах значений нагрузок, при которых по методике ГОСТ 28985-91 необходимо производить разгрузку.

При анализе полученных результатов по всем аналогичным экспериментам напряжения Отах«> ПРИ которых наблюдается первое увеличение коэффициента корреляции г до значений, близких 1, сравнивались с крайними значениями интервала напряжений от щ до аож, в котором по ГОСТ 28985-91 возможно измерение упругих свойств образцов габбро-амфиболитов. Кроме

того, производилось сравнение напряжения атах(г) с пределом прочности на сжатие.

г

1

0.5

0

-0.5

0 200 400 600 800 1000 120оЧ С Рис. 6. Графики зависимостей осевой нагрузки и (а) от коэффициента корреляции г (Ъ) по ААЭ в разных зонах образца габбро-амфиболита №436 а

Для всех образцов напряжения <ттахи оказались меньше, чем их предел прочности на сжатие сгсж:, и больше, чем напряжение пригрузки <то- Отношение оках« к асж колеблется в пределах от 0,13 до 0,97. Данные колебания могут говорить о различии в деформационных характеристиках конкретных образцов. В некоторых случаях увеличение коэффициента корреляции свидетельствует о переходе образца из стадии уплотнения в непродолжительную стадию пластических деформаций, которая может закончиться разрушением образца. Это приближает отношение 0щах(гУ ^ ^ ■ Таким образом, чтобы не допустить разрушение образца, необходимо производить разгрузку сразу после достижения коэффициентом корреляции г значений, близких к единице.

Анализируя график коэффициента корреляции г, можно заметить, что он зависит от стадий деформирования. На начальной стадии коэффициент корреляции либо не может быть посчитан из-за отсутствия АЭ в одном из каналов, либо его значения малы и колеблются от -0,5 до +0,5. Это свидетельствует о локальных процессах разрушения или сдвигах берегов существующих трещин. Перед началом разрушения по всему образцу наблюдается увеличение значений коэффициента корреляции г до уровня 0,8-1,0. Также возможны случаи, когда локальные акты закрытия трещин и акты образования новых трещин по всему объему происходят одновременно, при этом коэффициент корреляции, меняющийся в пределах -0,5...+0,5, может увеличиться до 1.

Было сформулировано правило, согласно которому разгрузка образца для определения упругих свойств горных пород производится при резком

возрастании коэффициента корреляции параметров АЭ до значений, близких к единице, на участке возрастания нагрузки.

В соответствии с этим правилом были проведены испытания, результаты одного из которых представлены на рис. 7.

Рис. 7. Графики зависимостей осевой нагрузки а (а) от коэффициента корреляции г ф) по ААЭ в разных зонах образца габбро-амфиболита №4-1а

Из данного графика видно, что корреляционный акустико-эмиссионный метод позволил определить напряжение перехода к разгрузке. Это напряжение оказалось примерно равным расчетному по ГОСТ 28985-91 ат и составило ~0,6-асж для данного образца. Для подтверждения сказанного были проведены сравнительные испытания по стандартной и предлагаемой методикам. С этой целью были отобраны две группы образцов габбро-амфиболитов по 10 штук в каждой. Одна из них была испытана по стандартной методике, а другая по предлагаемой. Как следует из полученных результатов, коэффициент вариации модуля упругости Е по предлагаемой методике составил 41,6%, а по стандартной - 39,9%, что вызвано неоднородностью свойств горных пород в искомых группах образцов. При этом за счет предлагаемой методики относительная погрешность измерений 3Е снизилась с 31,9 до 25,0% при надежности результатов более 90%. Коэффициент вариации коэффициента Пуассона ц по предлагаемой методике оказался равен 52,3%, а по стандартной - 50,1%, что вызвано неоднородностью свойств горных пород в искомых группах образцов. При этом за счет предлагаемой методики при надежности результатов более 90% относительная погрешность измере-. ний Зц уменьшилась с 40,1 до 31,4%. Такое снижение относительной погрешности оценки средних значений упругих свойств связано с отсутствием ис-

порченных образцов. Таким образом, благодаря выбору напряжения разгрузки образца для определения его упругих свойств по достижению коэффициентом корреляции параметров АЭ значений, близких к единице, удалось исключить разрушение образцов и тем самым повысить прецизионность измерений за счет обеспечения условия их повторяемости.

Тем самым подтверждается второе научное положение.

Испытания образцов каменной соли проводились в одноосном напряженном состоянии при линейном увеличении осевой нагрузки. Результаты эксперимента на одном из них приведены на рис. 8 и 9.

, имп./с

Рис. 8. Графики изменений ААЭ (а, Ь) по двум каналам, коэффициентов корреляции г ААЭ (с) со сглаживающей кривой (о?) в зависимости от времени образца каменной соли №6

Как видно из рис. 8, начало резкого возрастания ААЭ совпадает с ростом значений коэффициента корреляции до 1, который остается неизменным вплоть до достижения активностью максимальных значений.

При сравнении графиков зависимостей коэффициента корреляции г и нагрузки от продольной деформации (рис. 9) видно, что возрастание г до значений близких к 1 (указано стрелкой) произошло при напряжениях, которые меньше осж и больше нижней границы-ст0, то есть в пределах значений нагрузок, при которых по методике ГОСТ 28985-91 необходимо производить разгрузку для определения упругих свойств. Таким образом, указанный способ не противоречит общепринятой методике.

Сводные данные по проведенным экспериментам для всех образцов показали, что напряжения Опюхм оказались меньше, чем их предел прочности на сжатие асж, и больше, чем напряжение пригрузки ст0. Отношение атт(Г) к асж колеблется в пределах от 0,48 до 0,78. Данные колебания могут говорить о различии в деформационных характеристиках конкретных образцов.

Анализируя изменение графика коэффициента корреляции г на рис. 9 можно заметить, что его ход зависит от стадий деформирования: зона 1 квазиупругого деформирования образца, здесь коэффициент корреляции г находится в пределах от 0,6 до 1; зона 2 упругопластического деформирования образца, здесь г близок к 1; зона 3 предразрушения образца, здесь коэффициент корреляции ААЭ по двум каналам снижается по сравнению с предыдущей стадией и изменяется в пределах г =0,7...0,95. Последняя стадия соответствует очаговому накоплению трещин, при котором источники АЭ группируются то в одном, то в другом месте образца. В этой зоне наблюдаются максимальные значения ААЭ и происходит снижение коэффициента корреляции ААЭ по двум каналам (см. рис. 8), этот участок соответствует резкому увеличению поперечных деформаций.

а, МПа / г

----------------------------- 1

0.8 0.7

0.5 0.3

0.2

и0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 ^

Рис. 9. Графики изменения осевого напряжения а (а), коэффициентов корреляции г ААЭ (Ь) со сглаживающей кривой (с) в зависимости от продольной деформации образца каменной соли №6

Таким образом, рассматриваемый коэффициент корреляции ААЭ г может характеризовать стадии деформирования образца. Увеличение коэффициента корреляции до максимальных значений и его стабилизация свидетельствует о переходе образца в стадию упругопластического деформирования, что может использоваться для определения уровня напряжения, при котором необходимо разгружать образец для определения его упругих свойств.

Испытания образцов антрацита проводились в одноосном напряженном состоянии при линейном увеличении осевой нагрузки. Результаты эксперимента на одном из них представлены на рис. 10 и 11.

N2 , ИМП./С

1 \ \

Максимальное значение г

1 н

\

Г ...................'".

1-й канал

I ]»МС1 'Шг'шп1 II те

2-й канал

|| л ¿1 к | § Г1 11 1 \

2000 2400 2800 3200 3600 4000 С

Рис. 10. Зависимость изменения активности АЭ, зарегистрированной по двум каналам, от времени образца антрацита №5

Максимальное значение г о, МПа 70

4000

2000

2400

2800

Рис. 11. Зависимость коэффициента корреляции активности АЭ по двум каналам (верх и низ образца) и напряжений от времени образца антрацита №5

Как видно из рис. 10, до момента времени 3350 с изменение ААЭ во втором канале во многом совпадает с изменениями в первом. На участке

3350 с - 3700 с происходит квазипериодическое изменение ААЭ, причем ее увеличению в первом канале соответствует уменьшение во втором. В интервале времени свыше 3700 с явно выраженного волнообразного изменения ААЭ не наблюдается, хотя здесь также встречаются участки противофазного ее изменения в первом и втором каналах.

Для количественного сравнения схожести двух графиков рассчитаем коэффициент корреляции. На рис. 11 представлен график изменения коэффициента корреляции г по ААЭ двух каналов во времени.

Анализируя графики на рис. 11, можно сказать, что с начала эксперимента до момента 3200 с, обозначенного пунктирной линией и стрелкой (что на 100 с ранее момента перехода объемной деформации в отрицательную область и на 250 с ранее момента начала падения несущей способности образца), значения коэффициента корреляции активности сигналов АЭ по двум каналам колеблются в пределах от 0,7 до 0,75 и со временем практически не меняются. С момента 3200 с происходит рост значений коэффициента корреляции до 0,9, а затем его падение и переход в отрицательную область в интервале 3300 - 3650 с. Далее наблюдается рост значений коэффициента корреляции, однако до уровня, который в 4 раза меньше, чем начальный. При сравнении графиков коэффициента корреляции г и нагрузки а видно, что возрастание г до максимальных значений произошло при напряжениях, которые меньше асж и больше нижней границы- и0, то есть в пределах значений нагрузок, при которых по методике ГОСТ 28985-91 необходимо производить разгрузку для определения упругих свойств. Таким образом, указанный способ не противоречит общепринятой методике.

Сводные данные по проведенным экспериментам показывают, что для всех образцов напряжения а„щ^ оказались меньше, чем их предел прочности на сжатие а^, и больше, чем напряжение пригрузки оц. Отношение сгщях.[г) к сгсж колеблется в пределах от 0,64 до 0,86. Следует заметить, что разброс значений о-шах(г/ оь» Для антрацита оказался больше, чем у каменной соли, что говорит о большей неоднородности в деформационных характеристиках данных пород.

Переход от упругопластического деформирования к разрушению для образцов антрацита происходит быстрее, чем для каменной соли, что выражается в резком падении коэффициента корреляции после достижения им максимального уровня. Падение значений коэффициента корреляции здесь более значительное, чем для каменной соли, и происходит задолго до разрушения. Этот эффект также может являться дополнительным сигналом для разгрузки образца при определении упругих свойств.

Анализируя интервалы максимальных значений коэффициента корреляции параметров акустической эмиссии образцов горных пород различных генетических групп, можно сказать, что для габбро-амфиболитов гтвх находится в пределах от 0,8 до 1, для каменной соли - от 0,98 до 1, а для антрацита - от 0,87 до 1. Таким образом, для разных горных пород порог значений коэффициента корреляции, при котором необходимо производить разгрузку

образца для определения упругих свойств, различен и должен определяться из серии экспериментов.

и, МПа \ -

45

30

15

0 --------- - — - 1 .

0 250 500 750 1000 1250 с

Рис. 12. Графики зависимостей осевой нагрузки а (а) от коэффициента корреляции г (Ь) по ААЭ в разных зонах образца габбро-амфиболита ХяЗ-МЬ

На практике также возможны случаи, когда коэффициент корреляции увеличивается до максимальных значений при напряжениях, которые больше регламентированных по ГОСТ 28985-91 для разгрузки (при возможности получения данных о пределе прочности на сжатие для исследуемых горных пород). В таких случаях рекомендуется сбрасывать нагрузку, не дожидаясь увеличения коэффициента корреляции до порогового значения, определенного для испытываемых пород. Пример указанного случая приведен на рис. 12. Также были единичные случаи, когда до разрушения образца гшах не достигал нижней границы диапазона максимальных значений коэффициента корреляции для исследуемой горной породы. Данный эффект можно связать с наличием у образца внутренних дефектов или его аномально высокой неоднородностью, и такой образец должен исключаться из рассмотрения, так как не отражает свойства исследуемой горной породы.

Тем самым подтверждается третье научное положение.

На основе проведенных экспериментов на модельных образцах и образцах горных пород были составлены методические рекомендации по определению механических свойств образцов горных пород с использованием корреляционных зависимостей параметров сигналов АЭ.

Как развитие рассмотренного выше метода анализа корреляционных связей параметров регистрируемых сигналов в работе также предложен способ определения напряженного состояния горных пород, основанный на использовании указанных корреляций между параметрами акустической эмиссии и электромагнитного излучения, позволяющий установить в массиве по-

род область их предельного напряженного состояния. На способ получен патент на изобретение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований дано решение научной задачи разработки метода определения механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений, обеспечивающего условие повторяемости последних, что имеет существенное значение для повышения качества изыскательских работ в горнодобывающей и горностроительной отраслях.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Экспериментально установлены диапазоны напряжений, в пределах которых необходимо производить определение модуля деформации и коэффициента поперечного расширения на восходящей ветви кривой деформирования, соответствующие участку минимальных значений активности акустической эмиссии, регистрируемой синхронно с нагрузкой и деформациями, позволяющие повысить прецизионность измерений за счет обеспечения условия их повторяемости.

2. Предложен способ объективного установления уровня перехода от участка нагружения к участку разгрузки деформационной кривой при стандартном определении упругих свойств горных пород, основанный на регистрации момента первого возрастания коэффициента корреляции между параметрами акустической эмиссии, зарегистрированной в разных зонах образца, до максимальных значений гтах, что позволяет повысить прецизионность измерений искомых свойств за счет обеспечения условия их повторяемости и предотвратить преждевременное разрушение образцов горных пород.

3. Для горных пород разных генетических групп экспериментально установлены диапазоны максимальных значений коэффициента корреляции /"шах, при достижении которых необходимо переходить к разгрузке образца для определения на обратной ветви деформационной кривой его упругих свойств; так, например, для габбро-амфиболитов гшах находится в диапазоне от 0,8 до 1, для каменной соли - от 0,98 до 1, а для антрацита - от 0,87 до 1.

4. Установлено, что если максимальное значение коэффициента корреляции для данного образца не достигает нижней границы диапазона гш для группы горных пород, к которой он принадлежит, то это свидетельствует о наличии в образце дефектов или аномально высокой неоднородности и может рассматриваться в качестве критерия его отбраковки.

5. В результате экспериментальных исследований на деформируемых образцах из цементно-песчаной смеси показано, что для эффективной реализации способа определения упругих свойств на основе корреляционных измерений необходимо, чтобы области приема сигналов акустической эмиссии

каждым из датчиков не перекрывались, а количество последних было достаточным для полного охвата всего объема образца.

6. Обоснована схема информационно-измерительной системы для определения упругих и прочностных свойств горных пород на основе ком-плексирования деформационных и акустико-эмиссионных измерений.

7. Разработаны «Методйческие рекомендации по определению механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений», переданные в организации, осуществляющие испытания образцов горных пород и грунтов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Тавостин М.Н., Нарышкин Д.А. Повышение точности измерений деформационных характеристик горных пород в камерах всестороннего сжатия // ГИАБ. - 2008. - №6. - С. 112-116. (Личный вклад аспиранта: проведение расчетов погрешностей измерений и анализ полученных результатов).

2. Комплексные инженерно-геофизические исследования на площадке строительства особо ответственных объектов (на примере многоэтажных зданий) делового центра «Екатеринбург-Сити» / А.М. Мухаметшин, И.А. Санфиров, A.C. Вознесенский, Д.А. Нарышкин и др. Под ред. А.М. Мухаметшина и И.А. Санфирова. - Екатеринбург: Полиграфист, 2008. -162 с. (Личный вклад аспиранта: участие в экспериментах, обработка результатов и их анализ).

3. Вознесенский A.C., Корчак A.B., Нарышкин Д.А., Тавостин М.Н., Шкуратник В .Л. Способ определения коэффициента Пуассона материала: Патент РФ № 2361188 Cl, класс МПК G01N 3/08, опубл. 10.07.2009 г. Бюл. №19. (Личный вклад аспиранта: экспериментальное обоснование метода определения упругих свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений).

4. Нарышкин Д.А., Вознесенский В.А. Принципы построения систем для испытания образцов горных пород с акустико-эмиссионными измерениями // ГИАБ. - 2010. - №6. - С. 274-282. (Личный вклад аспиранта: экспериментальная проверка работоспособности предложенных принципов построения систем для испытания образцов горных пород).

5. Вознесенский A.C., Нарышкин Д.А., Тавостин М.Н. Пространственно-временная корреляция параметров акустической эмиссии на различных стадиях деформирования горных пород // ГИАБ. - 2010. - №7. - С. 189200. (Личный вклад аспиранта: участие в экспериментах, обработка результатов и их анализ).

6. Вознесенский A.C., Нарышкин Д.А., Тавостин М.Н. Пространственно-временные закономерности акустической эмиссии при деформировании и разрушении горных пород различных генетических групп // Физические основы прогнозирования разрушения горных пород: тезисы докладов 8-й Международной школы-семинара, Санкт-Петербург, 24-29 мая 2010 г. - М,:

ИФЗ РАН, 2010. - С. 27. (Личный вклад аспиранта: участие в экспериментах, обработка результатов и их анализ).

7. Вознесенский A.C., Набатов В.В., Нарышкин Д.А., Пономарев К.Е. Способ определения напряженного состояния горных пород: Патент РФ № 2398964 С1, класс МПК Е21С 39/00, опубл. 10.09.2010 г. (Личный вклад аспиранта: участие в экспериментах, обработка результатов и их анализ).

8. Нарышкин Д.А. Особенности акустико-эмиссионного корреляционного контроля разрушения горных пород // Сб. трудов всероссийской научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А. В. Рим-ского-Корсакова (Москва, АКИН, 10-11 ноября 2010 г.) - М.:ГЕОС, 2010. - С. 139-142.

Подписано в печать Формат 60x90/16

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз._Заказ №

ОИУТ1МГТУ, Москва, Ленинский пр., д. 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Нарышкин, Данила Андреевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ГОРНЫХ ПОРОД И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Объекты горного производства, подземного шахтного и гражданского-строительства.

1.2 Сложности при определении свойств горных пород и массивов, вмещающих объекты подземного строительства.

1.3 Виды испытаний для- определения механических свойств горных пород1.

1.4 Современные представления о физике разрушения горных пород.

1.5" Метод акустической эмиссии и его применение для определения напряженно-деформированного состояния горных пород.

1.6 Выводы и постановка задач исследования.

2 МЕТОДИЧЕСКОЕ И АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД С

СИНХРОНИЗАЦИЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ ПО РАЗЛИЧНЫМ КАНАЛАМ.

2.1 Основные направления развития информационно-измерительных систем сопровождения испытания образцов горных пород.

2.2 Требования к системам для комплексных акустико-эмиссионных и деформационных измерений и варианты их построения.

2.3 Состав лабораторной установки, используемый при определении механических свойств образцов горных пород на основе синхронных акустико-эмиссионных и деформационных измерений.

2.4 Методика проведения синхронных акустико-эмиссионных и деформационных измерений.

2.5 Образцы, использованные в исследованиях.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

3 ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА АЭ.

3.1 Основные проблемы определения механических свойств образцов горных пород при лабораторных испытаниях.

3.2 Анализ и оценка погрешностей определения механических свойств горных пород.

3.3 Способ определения механических свойств материала с использованием метода АЭ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4 ОБОСНОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ГОРНЫХ ПОРОД.

4.1 Предпосылки создания и суть корреляционного акустико-эмиссионного метода определения механических свойств горных пород.

4.2 Установление закономерностей проявления пространственно-временных корреляционных взаимосвязей параметров АЭ при нагружении модельных образцов.

4.2.1 Описание эксперимента.

4.2.2 Результаты эксперимента.

4.2.3 Обсуждение результатов эксперимента.

4.3 Результаты определения механических свойств образцов габбро-амфиболитов на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений.

4.4 Результаты определения механических свойств образцов каменной соли на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений.

4.5 Результаты определения механических свойств образцов антрацита на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений.

4.6 Реализация корреляционного эмиссионного метода в натурных условиях.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода определения механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений"

Актуальность работы.

Наличие надежной информации о механических свойствах горных пород в массиве является необходимым условием принятия эффективных технологических решений при добыче полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений. Важным источником такой информации являются экспериментальные исследования на образцах горных пород. В соответствии с действующими- стандартами к одним из основных механических свойств относят коэффициент поперечного расширения и модуль деформации, измеряемые при возрастающей нагрузке на образец, а также модуль упругости и коэффициент Пуассона, определяемые на участке разгрузки образца.

Определение механических свойств на предположительно идентичных образцах горных пород в одинаковых условиях проведения измерений не дает, как правило, одинаковых результатов. Это обусловлено, с одной стороны, естественной неоднородностью образцов, а с другой — тем, что диапазон напряжений, в котором рассчитываются значения указанных свойств, определяется через среднее значение предела прочности при одноосном сжатии испытываемой породы. В то же время каждый из образцов горной породы обладает индивидуальным пределом прочности, который может отличаться от среднего значения в достаточно широких границах. Это приводит к ухудшению прецизионности измерений, то есть степени близости результатов друг другу, и обусловлено невыполнением условия повторяемости их проведения. Кроме того, применение стандартной методики приводит к тому, что часть образцов будет разрушена еще до перехода к участку разгрузки, по которому определяются упругие свойства горных пород, что скажется на уменьшении объема выборки и, следовательно, на ухудшении прецизионности оценки средних значений свойств исследуемой породы.

Усложнение условий добычи полезных ископаемых и строительства подземных сооружений предъявляет повышенные требования к качеству результатов определения - механических свойств горных пород, что обусловливает объективную потребность в совершенствовании существующих методов получения этих результатов. Одним из перспективных направлений такого совершенствования^ является» сочетание традиционных деформационных измерений с синхронными акустико-эмиссионными наблюдениями в процессе нагружения образцов. Указанное сочетание позволило бы обеспечить условие повторяемости' измерений-и тем самым повысить их прецизионность.

Таким образом, разработка метода определения механических свойств горных пород на': основе * синхронных деформационных и . акустико-эмиссионных измерений представляется: актуальной, научной задачей:

Целыо диссертации является разработка метода определения механических свойств горных, пород на основе синхронных деформационных и аку-стико-эмиссионных измерений; обеспечивающего условие повторяемости последних. .

Идея работы: заключается в использовании синхронных многоканальных лабораторных измерений акустико-эмиссионных и механических параметров горных.пород для обеспечения условий повторяемости измерения их механических свойств.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем:

1. Акустико-эмиссионные измерения, проводимые синхронно с деформационными при испытаниях на образцах горных пород в режиме одноосного нагружения, позволяют выделить участок зависимости между напряжениями и деформациями, на котором должно проводиться* определение модуля деформации и коэффициента поперечного расширения, что обеспечивает условие повторяемости измерений при испытании группы образцов.,

2. Условие повторяемости (сходимости) измерений модуля упругости и коэффициента Пуассона на ветви разгрузки деформационной кривой обеспечивается: переходом от нагружения к разгрузке при достижении своих, максимальных значений коэффициентом корреляции между параметрами акустической эмиссии; регистрируемой в различных зонах деформируемого, образца горной породы.

3. Максимальное значение коэффициента корреляции* гтах параметров акустической эмиссии, при1 котором необходимо производить.разгрузку образца« для определения упругих свойств, находится в определенных диапазонах, индивидуальных для* каждого генотипа- горной породы; так, например, для габбро-амфиболитов7-тах находится в диапазоне от 0,8 до 1, для каменной соли — от 0,98 до 1, а дт антрацита - от 0,87 до1; если же до разрушения образца» гтах не-достигает нижней границы указанных диапазонов, это> свидетельствует о наличии* внутренних дефектов или его аномально'высокойнеоднородности, и такой образец должен исключаться*из рассмотрения, так как не отражает свойства исследуемой горной породы.

Обоснованность и достоверность научных положений,, выводов и' рекомендаций подтверждается:

- использованием для проведения лабораторных экспериментов аппаратуры с высокими метрологическими характеристиками иг методик измерения; подтвердивших достоверность результатов при других исследованиях;

- использованием» методов »математической статистики и стандартного базового программного обеспечения для написания программ обработки, а также положительными результатами верификации и валидации программного обеспечения;

- хорошей воспроизводимостью закономерностей акустической эмиссии, полученных при проведении однотипных акустико-эмиссионных измерений на статистически значимом количестве (не менее 10) образцов пород каждого генетического типа, исследованного в работе;

- уменьшением разброса значений механических свойств, получаемых по предложенной методике, по сравнению с традиционным их измерением по ГОСТ 28985-91, являющимся подтверждением обеспечения» условий повторяемости измерений.

Научная новизна исследований заключается:

- в установлении взаимосвязи между активностью акустической эмиссии и напряженно-деформированным состоянием образцов, а также в обосновании на этой основе способа определения механических свойств горных пород;

- в обосновании напряжения перехода от нагружения к разгрузке образца при определении его упругих свойств по первому увеличению коэффициента корреляции параметров акустической эмиссии, зарегистрированной в разных зонах образца, до значений, близких к единице.

- в установлении для различных генотипов горных пород диапазонов максимальных значений коэффициента корреляции, при которых рекомендуется переходить от нагружения к разгрузке для определения упругих свойств на обратной ветви деформационной кривой.

Научное значение работы состоит в установлении новых закономерностей акустической эмиссии в образцах деформируемых горных пород, использование которых при определении их механических свойств обеспечивает условие повторяемости измерений.

Практическая ценность работы. Выводы и рекомендации, полученные на основе проведенных исследований, обеспечивают условие повторяемости измерений механических свойств горных пород при изыскательских работах, что позволяет более точно определить их свойства.

Реализация результатов работы. По результатам работы подготовлены «Методические рекомендации по определению механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений», переданные в ООО «АМиК», (г. Екатеринбург) и принятые к использованию.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на: научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2008, 2010 гг.), VIII Международном школе-семинаре «Физические основы прогнозирования разрушения горных пород» (Санкт-Петербург, Физико-технический институт РАН 8 им. А.Ф. Иоффе, 2010 г.), научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А. В. Римского-Корсакова (Москва, Акустический институт им. Н. Н. Андреева, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 149 страниц, 15 таблиц, 48 рисунков, список использованных источников из 90 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Нарышкин, Данила Андреевич

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1 Активность акустической» эмиссии не всегда может идентифицировать ранние стадии процессов г разрушения, которые можно, прогнозировать по коэффициенту корреляции параметров акустической эмиссии, регистрируемой синхронно в разных участках образца горной породы; при ;этом возрастание коэффициента корреляции до «значений, близких к единице свидетельствует о начальной стадии объемного накопления! деформации с последующим переходом к кластеризации трещин,и разрушению образца.

2 В .результате проведенных экспериментов на модельных образцах из цементно-песчаной смеси показано, что для более эффективного использования- акустико-эмиссионного корреляционного метода необходимо'применение достаточного- для выявления^ будущих зон разрушения количества датчиков и такое их размещение, которое обеспечило бы контроль непересекающихся в пространстве зон е различным характером деформирования.

3 Условие повторяемости (сходимости) измерений модуля упругости и коэффициента Пуассона на ветви разгрузки деформационной кривой обеспечивается переходом, от нагружения к разгрузке при достижении своих максимальных значений коэффициентом корреляции между параметрами акустической эмиссии, регистрируемой в различных пространственных зонах деформируемого образца горной породы.

4 Максимальное значение коэффициента корреляции гтах параметров акустической эмиссии, при котором необходимо производить» разгрузку образца для определения упругих свойств, находится в определенных диапазонах, индивидуальных для каждого генотипа горной породы; так, например, для габбро-амфиболитов гтах находится в диапазоне от 0,8 до 1, для каменной соли — от 0,98 до 1, а для антрацита — от 0,87 до 1; если же до разрушения образца гтах не достигает нижней границы указанных диапазонов, это свидетельствует о наличии внутренних дефектов или его аномально высокой неоднородности, и такой образец должен исключаться из рассмотрения, так как не отражает свойства исследуемой горной породы.

5 Корреляционный эмиссионный метод может быть использован также для определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород при синхронной регистрации акустической эмиссии и электромагнитного излучения, что позволяет устанавливать область предельного напряженного состояния пород вокруг горных выработок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является'научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором, исследований дано решение научной задачи разработки метода определения механических свойств горных пород на основе1 синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений; обеспечивающего условие повторяемости последних, что имеет существенное значение для повышения качества изыскательских работ в горнодобывающей и горностроительной отраслях.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1*. Экспериментально установлены диапазоны напряжений, в, предел ах которых необходимо производить .определение модуля деформации и коэффициента поперечной деформации на восходящей ветви кривой деформирования, соответствующие участку минимальных значений активности акустической эмиссии, регистрируемой синхронно с нагрузкой и деформациями, позволяющие повысить прецизионность измерений за счет обеспечения условия их повторяемости.

2. Предложен, способ объективного установления уровня перехода от участка нагружения к участку разгрузки деформационной кривой при/стандартном определении упругих свойств горных пород, основанный на регистрации момента первого возрастания коэффициента корреляции между параметрами акустической эмиссии, зарегистрированной в разных зонах образца, до максимальных значений гтах, что позволяет повысить прецизионность измерений искомых свойств за счет обеспечения условия их повторяемости и предотвратить преждевременное разрушение образцов* горных пород.

3. Для, горных пород разных генетических групп экспериментально установлены диапазоны максимальных значений коэффициента корреляции гтах, при достижении-которых необходимо переходить к разгрузке образца для^ определения на. обратной ветви деформационной кривой его.'упругих свойств; так, например, для габбро-амфиболитов гтах находится в диапазоне* от 0,8 до 1, для каменной соли - от 0,98 до 1, а для антрацита — от 0,87 до 1.

4'. Установлено, что если максимальное значение коэффициента корреляции для данного образца-не достигает нижней границы диапазона1 гтах для группы горных пород, к которой он, принадлежит, то это'свидетельствует о наличии в'образце дефектов или аномально высокой неоднородности и может рассматриваться в качестве критерия его отбраковки.

5. В результате экспериментальных исследований на деформируемых образцах из цементно-песчаной смеси показано, что для эффективной реализации способа определения упругих свойств на основе корреляционных измерений-необходимо, чтобы области приема сигналов акустической эмиссии каждым из датчиков не перекрывались, а количество последних было достаточным для полного охвата всего объема образца.

6. Обоснована схема информационно-измерительной системы для определения упругих и прочностных свойств горных пород на основе ком-плексирования деформационных и акустико-эмиссионных измерений.

7. Разработаны «Методические рекомендации по определению механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений», переданные в организации, осуществляющие испытания образцов горных пород и грунтов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Нарышкин, Данила Андреевич, Москва

1. Б.А. Картозия, Б.И. Федунец, М.Н. Шуплик, Ю.Н. Малышев и др. Шахтное: и? подземное , строительство; Учеб: для вузов — 3-е: изд. -М.¡Издательство Московского государственного горного университета, • 2003.-Т.1-732 с. ; . ■ V

2. Постановление РФ №87 от 03.12: 2008. Положение о составе разделов проектной документации и требования к их содержанию // Электронный документ.: (http://www.complexdoc.ru/ntd/538437). Проверено 16.04.2010г.

3. Инструкция по инженерно-геологическим и геоэкологическим; изысканиям в г. Москве. М.: Изд-во стандартов. 2004.

4. Чирков С.Е., Алсксеенко С.Ф. Влияние трещиноватости на прочность и• ' ' ' 'деформируемость горных пород: Научные сообщения ИГД им. A.A. Скочинского, вып. 87. М., изд. ИГД им. A.A. Скочинского, 1971. - С. 4448.

5. Грунтоведение/ Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А., Голодковская Г.А., Васильчук Ю.К., Зиангиров P.C. Под ред. В.Т. Трофимова — 6-е изд., перераб. И доп. М.:Изд-во МГУ, 2005. - 1024 с.

6. Ямщиков B.C. Контроль процессов горного производства. М.:Недра, 1987.-446 с.

7. ГОСТ 21153.0-75. Породы горные. Отбор проб и общие требования к методам испытаний. М.:Изд-во стандартов. 1975.

8. ГОСТ 21153.2-84.,Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии. М.:Изд-во стандартов. 1984. с

9. ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении. ,М.:Изд-во стандартов. 19851

10. ГОСТ 21153.5-88 Породы горные. Метод определения; предела прочности при срезе со сжатием. М.:Изд-во стандартов. 1988.

11. ГОСТ 21153.7-75. Породы горные. Метод определения скоростей распространения упругих продольных и поперечных волн. М.:Изд-во стандартов. 1975.

12. ГОСТ 21153.8-88. Породы горные. Метод определения предела прочности при объемном сжатии. М.:Изд-во стандартов. 1988.

13. ГОСТ 28985-91 Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии. М. :Изд-во стандартов. 1991.

14. Такранов P.A. Опыт определения упругих свойств горных пород с помощью ультразвука. -Труды ВНИМИ. Л., сб. 53, 1964. С. 204-206.

15. Матвеев Б.В. Руководство по механическим испытаниям горных пород; методом соосных пуансонов. Jli, изд. ВНИМИ, 1960. 80 с.

16. Михеев Г.В. Методические указания по комплексным полевым определениям прочностных и деформационных характеристик горных пород. Л., изд. ВНИМИ, 1973. 82 с.

17. Каталог показателей прочности и деформируемости породных образцов угольных месторождений./Б.В. Матвеев, М.М. Михеев, Ю.М. Карташов и др. Л., изд. ВНИМИ, 1973. С. 40.

18. Hobbs D.W. Stress — strain behavior of some coal measure rocks. Colliery Guard., 1971.-219; N4.-P. 200-202.

19. Тохтуев Г.В., Борисенко В.Г., Титлянов A.A. Физико-механические свойства горных пород Кривбасса. Киев, Госгортехиздат УССР, 1962. — 102 с.

20. Тимченко И.П. Физико-механические свойства вмещающих гонрых пород некоторых скарново-полиметаллических месторождений Карамазара. -С. 398-407.

21. Алтаев Ш.А., Смирнов А.И. О некоторых физико-механических свойствах пород Карагандинского угольного бассейна (Саранский участок). — Научные труды Карагандинского научно-исследовательского угольного института. Караганда, вып. 21, 1966. С. 280-289.

22. Кузнецов Г.Н. Механические свойства горных пород. М., Углетехиздат, 1947.- 180 с.

23. Авторское свидетельство СССР № 1176209, Кл. G 01N 3/00, опубл. 30.08.85, Бюл. № 32.

24. Авторское свидетельство СССР №551536, Кл. G 01N 3/00, опубл. 25.03.77, Бюл. № 1.

25. Баклашов И. В. Геомеханика: Учебник для вузов. В 2 т.-М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. — Т. 1. Основы геомеханики 208 с.

26. Прочность и деформируемость горных пород/ Ю. М. Карташов, Б. В. Матвеев, Г. В. Михеев, А. Б. Фадеев // М.:Недра, 1979. 269 с.

27. Ставрогин А. Н., Тарасов Б. Г. Экспериментальная физика и механика горных пород // СПб.: «Наука», 2001. 343 с.

28. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. М., Недра, 1975. -272 с.

29. ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Основные положения и определения. М.:Изд-во стандартов. 2002.

30. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А., Савельев В.Н., Султанов У. О прогнозировании разрушения горных пород. Изв. АН СССР, Физика Земли, 1977.-N 6.-С. 11-15.

31. Куксенко B.C. Модель перехода от микро к макроразрушению твердых тел. В сб. Физика прочности и пластичности. — Л.: Наука, 1986. — С. 3641.

32. Куксенко B.C., Орлов Л.Г., Фролов Д.И. Концентрационный критерий укрупнения трещин в гетерогенных материалах Механика композиционных материалов, 1979.-№2.-С. 195-201.

33. Пимонов А.Г., Егоров П.В., Иванов В.В., Алексеев Д.В., Колмагоров В.М., Сурков A.B. Статистическое моделирование и прогноз разрушения горных пород в очагах горных ударов. Кемерово: Академия горных наук, 1997. - 177 с.

34. Бабичев О.В., Стаховская З.И., Соболев Г.А., Кольцов A.B., Изучение вариаций скоростей упругих волн перед разрушением образцов в зависимости от давления // Физика очага и предвестников землетрясений. М.: ВИНИТИ, 1982.-С. 108-122.

35. Кольцов A.B., Стаховская З.И. Изучение предвестников разрушения на образцах из модельных материалов и горных пород при двухосном сжатии // Моделирование предвестников землетрясений. М.:Наука, 1980. С. 151-166.

36. Журков С.Н. Кинетическаяконцепция прочности твердых тел;// Вестн. АН СССР. 1968.-№3 - С. 3-17.

37. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых.тел.—М;:Наука; 1974. — 560с.

38. О прогнозировании разрушения горных пород / С.Н. Журков, B.C. Кук-сенко, В.А. Петров и др. //Изв. АН СССР. Физика Земли. 1978 -№6. -С. 11-18.

39. Беркман М: И., Попов В. А. Последовательность стадий разрушений горных пород в модели множественного образования трещин // Изв. вузов. Горн. ж. 1993 - 8 - С. 13-17. - Рус.

40. О связи термодинамических и механических процессов образования и слияния трещин при разрушении горных пород /Менжулин М. Г. //10 Междунар. конф. по мех, горн, пород, 27 сент. 1 окт., 1993: Тез. докл. /Науч. -техн. горн, ассоц. - М, 1993.— С. 75. — Рус.

41. Ризниченко Ю.В. О сейсмическом течении горных масс // Динамика земной коры: — М.: Наука, 1965. — С.56-63:

42. Веттегрень В.И1, О физической природе термофлуктуационного механизма разрушения полимеров // ФТТ. 1984. Т.26, В. 6. - С. 1699-1704:

43. Томашевская И.С., Хамидуллин Я.Н., Предвестники разрушения образцов горных пород // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1972. - №5. - С. 4753.

44. Томашевская И.С., Хамидуллин Я.Н. Возможность предсказания момента разрушения горных пород на основе термофлуктуационного механизма роста трещин // Докл. АН СССР. 1972. - Т.207, в.З. - С. 580-582.142

45. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость горных выработок на больших глубинах. М.: Недра, 1985. - 271 с.

46. Schols C.N. Microfracturing and Inelastic Deformation of Rock in Compression // Journal Geophisical Researchs/ 1968. V.73. - P. 1417-1432.

47. Журков C.H., Куксенко B.C., Петров B.A. Физические основы прогнозирования механического разрушения // Докл. АН СССР. Физика Земли. — 1981. -Т.259, в.б.-С. 1350-1353.

48. Закономерности и особенности процесса разрушения при жестком на-гружении / B.C. Куксенко, Р.С. Ли, В.А. Мансуров, К.Т. Тиличенко // ФТПРПИ. 1988. - №3. - С. 46-50.

49. Микроскопические процессы трещинообразования в граните. Microscopic fracture processes in a granite / Lajtai E. Z. // Rock Mech. and Rock Eng. 1998. - 31, № Л. - C. 237-250. - Англ.

50. Соболев Г.А. Физика землетрясений и предвестники / Г.А. Соболев, А.В. Пономарев; Отв. ред. В.Н. Страхов. М.: Наука, 2003. — 270 с.

51. Модель шероховатых скальных трещин, основанная на механике (скальных пород). A mechanistically- based model for rough rock joints. / Haber-field C.M. и др. // Int. J. Rock Mech. and Mining Sci. and Geomech. Abstr. -1994. 31, №4 - C. 279-292.

52. Аверин А.П. Методика определения свойств и состояния горных пород в массиве на основе затухания ультразвуковых волн. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н.: 25.00.20: М., 2005. — 18 с.144

53. Сейсмическая эмиссия шума, вызванная сейсмическими волнами. Seismic noise emission induced by seismic waves. / Privalovskiy N.K., Bereshev J.A.// Geophis. J. Int.- 1994. 116, №3. - C. 806-812.

54. Закупин A.C. Исследование электростимулиорванных вариаций акустической эмиссии при деформировании образцов геоматериалов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.ф-м.н.: 25.00.10: М., 2006.- 18 с.

55. Статистические закономерности акустической эмиссии при разрушении гранита / Дамаскинская Е.Е., Куксенко B.C., Томилин Н.Г.//Физ. Земли. — 1994.-№11.-С. 40-48.

56. Изменение акустических свойств пород под влиянием дилатансии при допредельном динамическом нагружении / Михалюк A.B., Мухин Е.А. // Физ.-техн. пробл. Разраб. Полез. Ископаемых. 1995. №2. — С. 23-29. -Рус.

57. Мансуров B.A. Прогнозирование разрушения горных пород. Фрунзе: Илим, 1990.

58. Физические основы прогнозирования разрушения горных пород. Фрунзе, 1985г.

59. Способ распознавания взрывов и землятресений: Пат. 1831694A3 RU, МКИ G 01 Y 1/00/ Маламуд A.C., Николаевский В.Н.; Ин-т сейсмостойк. стр-ва и сейсмол. АН Тадж. ССР и Ин-т физ. Земли.- №4936966/25; заявл. 20.05.91; опубл. 30.07.93, Бюл.№28.

60. Вознесенский A.C., Тавостин М.Н., Демчишин Ю.В. Эффект изменения времени затухания акустической эмиссии в состоянии максимального уплотнения каменной соли. ФТПРПИ, 2002. — №1, — С. 3-15.

61. Вознесенский A.C., Демчишин Ю.В. Закономерности акустической эмиссии при деформировании горных пород. ГИАБ, 1999 №6. - С. 136137.

62. Акустическая эмиссия при ступенчатом деформировании образцов угля. / A.C. Вознесенский, М.Н. Тавостин, А.Ю. Гладкий, Г.Н. Мизгин. // Труды 15 сессии РАО "Геоакустика" М.: 2004. С. 287-290.

63. Кучурин C.B. Обоснование и разработка способов геоконтроля на основе закономерностей акустической эмиссии в образцах угля при механическом и термическом нагружении. Автореферат диссертации на соисканиеученой степени к.т.н.: 25.00.20: М., 2006. 22 с.147

64. Взаимосвязь акустической эмиссии и электромагнитного излучения при деформировании гипсосодержащих пород. / A.C. Вознесенский, Д.В. Та-марин, М.Н. Тавостин, В.В. Набатов. // Труды 16 сессии РАО "Геоакустика". М., 2005. - С. 339-342.

65. Авторское свидетельство СССР №1146448, кл. Е 21 С 39/00, опубл.2304.85, бюл. №11.

66. Авторское свидетельство СССР №1209859, кл. Е 21 С 39/00, опубл.0702.86, бюл. №5.

67. Нарышкин Д. А., Вознесенский В.А. Принципы построения систем для5испытания образцов горных пород с акустико-эмиссионными измерениями // ГИАБ. 2010. - №6. - С. 274-282

68. ГОСТ 20522-96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. М.:Изд-во стандартов. 1996.

69. Тавостин М.Н., Нарышкин Д. А. Повышение точности измерений деформационных характеристик горных пород в камерах всестороннего сжатия // ГИАБ. 2008,. - №6. - С. 112-116.

70. Вознесенский A.C., Корчак A.B., Нарышкин Д.А., Тавостин М.Н., Шкуратник В.Л. Способ определения коэффициента Пуассона материала: Па148тент РФ № 2361188 Cl, класс МПК G01N 3/08, опубл. 10.07.2009 г. Бюл. №19.

71. Вознесенский A.C., Нарышкин Д.А., Тавостин М.Н. Пространственно-временная корреляция параметров акустической эмиссии на различных стадиях деформирования горных пород // ГИАБ. 2010. — №7. — С. 189

72. Нарышкин Д.А. Особенности акустико-эмиссионного корреляционного контроля разрушения горных пород // Сб. трудов всероссийской научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А. В. Римского

73. Корсакова (Москва, АКИН, 10-11 ноября 2010 г.) М.ТЕОС, 2010. - С.

74. Вознесенский A.C., Нарышкин Д.А. Методические рекомендации по определению механических свойств горных пород на основе синхронных деформационных и акустико-эмиссионных измерений. М.: МГГУ. — 2010.

75. Вознесенский A.C., Набатов В.В., Нарышкин Д.А., Пономарев К.Е. Способ определения напряженного состояния горных пород: Патент РФ №200.139.142.-18 с.2398964 Cl, класс МПК Е21С 39 0.09.2010 г.