Отделение геофизических исследований
|
|
|
|
|
Отделение геофизических исследований |
||
|
Лаборатория акустики гетерогенных сред 3 Комплексные исследования в условиях лаборатории и на геофизическом полигоне «Безводное». В 2006 году на геофизическом полигоне «Безводное» был выполнен эксперимент по наблюдению медленной релаксации в гранулированной среде в натурных условиях [1]. Оказалось, что релаксация гранулированной среды после сильного импульсного воздействия имеет необычную логарифмическую зависимость от времени. В работе [1] была предложена простая термодинамическая модель, в рамках которой замедление процесса релаксации связывалось с переходом через энергетический барьер с высотой, значительно превышающей энергию тепловых колебаний (рис. 3.10, слева).
Рис. 3.10: Медленная динамика в натурных условиях (полигон «Безводное», 2006). Обобщения и сравнения предложенной модели с данными других исследователей было представлено в [2]. Интересно отметить, что процессу релаксации отвечают очень малые масштабы порядка первых нанометров. Например, данным рис. 3.10, справа, отвечает размер 2.5 нм. Анализ данных лабораторных экспериментов других исследователей указывает на зависимость масштаба от степени однородности материала и наличия даже небольшого количества жидкости [2]. Соответствующие эксперименты по наблюдению медленной динамики в условиях лаборатории предполагается производить методом акустической спектроскопии, включая экспериментальную установку для исследования свойств неконсолидированных (сыпучих) сред. В 2008 году была предложена схема «физического маятника», заполняемого исследуемым гранулированным материалом, при возбуждении колебаний на продольной и крутильной модах. Особенностью этой схемы измерений, отличающей ее от известного метода резонансных колонок [3,4], является однородность деформаций исследуемого материала и низкие частоты возбуждения, что, на наш взгляд, принципиально важно для исследования амплитудных зависимостей модулей упругости и реологических свойств гранулированных сред, а близость частотного диапазона к используемому в инженерной сейсморазведке позволяет проводить сравнительный анализ натурных и лабораторных данных. На данный момент имеются предварительные данные, которые указывают на перспективность предложенного метода исследований. В экспериментальных работах используется оборудование и методы обработки, разработанные для решения задач резонансной спектроскопии. Внешний вид экспериментальной установки показан на рис. 3.11, слева. Маятник, элементом упругости которого является заполняемый гранулированным материалом контейнер из полистирола, помещается в термостат. Температура внутри термостата поддерживается постоянной с точностью около 0.005ºC, что обеспечивает долговременную стабильность давления внутри контейнера на уровне ±65 Па. Предварительные экспериментальные результаты по наблюдению медленной динамики и исследованию акустической нелинейности упаковки стеклянных шариков одного размера показаны на рис. 3.11, справа. Экспериментальная установка, метод измерений, анализ его возможностей, процедуры калибровки и полученные предварительные результаты, включая представленные на рис. 3.11, описаны в работе [5]. Рис. 3.11: Внешний вид экспериментальной установки для исследования гранулированных сред Метод маятника предполагается использовать для совместного анализа результатов лабораторного эксперимента с образцами грунта, взятыми с полигона «Безводное», и натурного эксперимента по профилированию с использованием волн Рэлея. Такое сравнение позволит лучше понять механизмы, ответственные за наблюдавшиеся изменения скорости волны сдвига и коэффициента Пуассона, что будет способствовать повышению информативности развиваемого метода дистанционной диагностики. 1. Авербах В.С., Лебедев А.В., Марышев А.П., Таланов В.И. Наблюдение эффектов медленной динамики в неконсолидированных средах в натурных условиях // Акустический Журнал. 2009. 55. № 2. 208–215.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
