ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Механическое разрушение образцов. Использование быстродействующих осциллографов, частотомеров.

Цель изобретения - повышение уровня представлений о механизмах трещинообразования в массивах горных пород.

Положительный эффект предлагаемого способа заключается в возможности получения достоверной информации о динамике процесса трещинообразования в массивах горных пород, которая необходима для разработки эффективных методов диагностики и прогноза динамических явлений.

Способ включает следующие последовательные операции: нагружение образца с образованием в нем трещин бразильским методом, определение параметров импульса электромагнитного излучения (ЭМИ), сопровождающего распространение трещины, по которым определяют скорость распространения трещины, в качестве параметров ЭМИ определяют максимальное значение амплитуды и производную по времени потока излучения оптического диапазона.

Существенные отличия способа заключаются в регистрации производной по времени от проявления светового потока, определении максимального значения светового потока в процессе быстрого ускоренного распространения трещины в горных породах любого минерального состава.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый образец горной породы медленно нагружают с помощью механического устройства до начала развития магистральной трещины из линий касания керновых образцов к пуансонам (или из фиксированных на гранях образца надрезов). С помощью фотоэлектронного умножителя, окно которого помещено вместе с образцом в камеру, не пропускающую свет, осциллографа и частотомера принимают импульс ЭМИ в оптическом диапазоне частот. Принятый сигнал дифференцируется и регистрируется в реальном масштабе времени, записывается изменение производной светового потока и фиксируется его максимальное значение Ф _макс. В качестве регистрирующих устройств могут быть использованы осциллографы с чувствительностью порядка 50 мВ и разрешающей способностью 10 ^-8 с и соответствующие по быстродействию частотомеры.

На кривых, записываемых в процессе раскола образцов горных пород, участок шириной Ф ( t) характеризует процесс движения трещины вплоть до её остановки, а другой участок - период послесвечения. По полученным осциллограммам (рис.) измеряют максимальное значение светового потока Ф _макс., значение производной Ф ( t) в исследуемый момент времени, кроме того, измеряют максимальный линейный размер трещины в образце после остановки.

Скорость развития трещины на участке её ускорения определяют по формуле

,

где v ( t) - скорость развития трещины в момент времени t, м/с; l - максимальный линейный размер после её остановки, м; - значение производной светового потока в момент времени t, лм/с; Ф _макс. - максимальное значение светового потока, лм.

Точность способа повышается за счет уменьшения помех и искажения формы импульса, в качестве параметров ЭМИ определяют максимальное значение и производную по времени потока излучения оптического диапазона.

Форма осциллограммы импульса фотонной эмиссии, сопровождающей раскалывание хрупкого кернового образца кварцита.

t_п = 2 Ч10 ^-4 с - передний фронт; t_р. = 10 ^-3 с - время релаксации; А = 3,5 В.

(Осциллограф С8-13, ФЭУ-83).