Метод определения динамического модуля упругости (П)

Сущность метода заключается в измерении скорости прохождения продольных и поверхностных ультразвуковых волн по образцу горной породы и определении показателей упругости в зависимости от величин указанных скоростей.

Для возбуждения колебания в образце и индикации их прохождения используют ультразвуковой сейсмоскоп с пьезоэлементами, типа ИПА-59 или УК-10П. Применяемая частота колебаний должна превышать величину (1.5-2.0) · V_P / d, где V_P - скорость распространения продольных колебаний, а d - диаметр образца.

Образцы для испытаний - круглые цилиндрические с плоскими шлифованными основаниями диаметром от 36 до 110 мм и длиной в 2-3 раза превышающей диаметр. Для испытания породы требуется 2-3 образца.

Предварительно определяют плотность образца. После включения и прогрева сейсмоскопа пьезоэлементы - датчик и приемник - плотно прижимают к центральным частям торцов образца и на экране прибора отсчитывают длительность прохождения по образцу продольных волн. Далее датчик и приемник смещают к краям торцов образца, лежащим примерно на одной его образующей, и на экране отсчитывают длительность прохождения поверхностных волн. В обоих случаях надлежащим способом исключают погрешность, отражающую длительность прохождения волн через контакты элементов.

Показатели упругих свойств (Е_g и m) могут быть рассчитаны по следующим формулам:

m = [(V_p / V_s)² - 2] / 2 · [(V_p / V_s)² -1];

E_g = V_p² · r · [1-m-2m²] / q(1-m); где V_{s =} V_p /0.9 - скорость поперечных волн; V_p - скорость продольных волн, см/сек.; V_s - скорость поверхностных волн, см/сек; r - плотность. Г/см³; q - ускорение силы тяжести 980 см/сек².

Испытание каждого образца повторяют 2-3 раза. В качестве значения показателя модуля упругости (модуля Юнга) породы принимают результаты, различающиеся между собой не более чем на 15-20%.

Образцы пород после определения упругих свойств могут быть использованы для иных видов физико-механических испытаний.