Триггерное термическое воздействие на развитие микродефектов структуры горной породы, сформированных в ходе предварительного механического нагружениятезисы докладаТезисы
Аннотация:В работе исследовано триггерное (инициирующее) влияние термического воз-
действия на рост микродефектов (трещин), предварительно сформировавшихся
в образце горной породы при механическом нагружении. Эксперименты прове-
дены с образцами песчаника осадочного происхождения и песчаника, частично
подвергшегося метаморфизации при высоких pT-условиях. Предварительное
механическое нагружение осуществлялось на лабораторном прессе в одноосном
режиме до нагрузки, близкой к разрушающей, но до появления макроразрывов.
Термическое воздействие осуществлялось на специально разработанной для этого
лабораторной установке, обеспечивающий контролируемый нагрев и охлаждение
образца горной породы вплоть до температуры 700°C. Для отслеживания развития
термически стимулированных разрушений производилась регистрация импульсов
термоакустической эмиссии. Идентификация актов роста предварительно сфор-
мированных трещин была основана на кластеризации регистрируемых импульсов
термоакустической эмиссии. Отдельно проводились контрольные эксперименты
с термическим воздействием на образцы породы, не подвергавшиеся предвари-
тельному механическому нагружению. Результаты экспериментов показали, что
в случае предварительно нагружавшейся породы удается выделить несколько
кластеров импульсов термоакустической эмиссии. Предположительно, каждый
кластер соответствует своей трещине. Распределение импульсов из кластеров во
времени и по амплитудам в процессе нагрева говорит как о разном моменте и по-
роге активации соответствующей трещины, так и о разных интенсивностях собы-
тий роста трещин. Импульсы из кластеров наблюдаются как во время нагрева, так
и во время охлаждения образца. На контрольных образцах не только песчаников,
но и других горных пород выделить устойчивые кластеры импульсов в процессе
термического воздействия не удалось. Анализ результатов говорит о возможном
инициирующем действии термомеханических напряжений на рост трещин, пред-
варительно сформированных в образцах горных пород при механическом нагру-
жении. Динамика импульсов из кластеров в процессе нагрева показывает, что одни
трещины устойчиво растут во время всего термического воздействия, в то время
как рост других активизируется на некотором этапе нагрева. Начало роста тре-
щин соответствует разной температуре, что, возможно, связано с разным уров-
нем напряженного состояния около трещин. В предварительно нагружавшихся
образцах трещины наблюдались визуально, но отождествить их с растущими
трещинами при термическом воздействии не удалось. Отсутствие кластеров им-
пульсов для ненагружавшихся образцов говорит о различии механизмов терми-
ческого разрушения без предварительного механического нагружения и после
него.
Работа выполнена в рамках гос. задания ИФЗ РАН по теме № 0144-2014-0096
и при финансовой поддержке мегагранта Минобрнауки РФ 14.W03.31.0033 «Ге-
офизические исследования, мониторинг и прогноз развития катастрофических
геодинамических процессов на Дальнем Востоке РФ».