6. Акустические свойства горной породы.

Акустические свойства характеризуют закономерности распространения в породах знакопеременных, упругих деформаций (упругих волн) [1,2].

По своей природе упругие волны бывают трех видов:

1. Продольно упругая волна

2. Поперечная волна

3. Поверхностная волна

Продольная упругая волна распространяется как в твердой, так и в жидкой и газообразной средах. Поперечная упругая волна распространяется только в твердых телах.

Упругие волны по частоте колебаний подразделяются на:

• инфразвуковые – частотой до 20 Гц;

• звуковые – частотой от 20 до 20000 Гц;

• ультразвуковые – частотой более 20 кГц;

• гиперзвуковые – частотой более 1000 МГц

Существуют три метода определения акустических свойств горной породы: метод прямого прозвучивания; эхо-метод; метод продольного профилирования.

Скорость продольной волны определяется по формуле:

; м/с (6.1)

где h - высота образца горной породы, м; t₁ – время распространения продольной волны в образце горной породы, с.

Скорость поперечной волны определяется по формуле:

; м /с (6.2)

t₂ – время распространения поперечной волны в образце горной породы, с.

Акустическое сопротивление породы - произведение плотности породы на скорость упругой волны.

Вычисляется по формуле:

; кг/м²с (6.3)

Результаты определения акустических свойств заносятся в таблицу 4.

Таблица 4

Акустические свойства горной породы

№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	Единицы измерения
1	Скорость продольной волны		м/с
2	Скорость поперечной волны		м/с
3	Акустическое сопротивление		кг/м2с

7. Определение динамических упругих свойств горной породы.

Динамические характеристики определяются по известным скоростям прохождения упругих волн через образец [1,2]:

Динамический коэффициент Пуассона

; (7.1)

где V_p - скорость продольной волны.

V_s - скорость поперечной волны.

Динамический модуль Юнга

(7.2)

где ρ - объемная масса породы, кг/м³;

μ_д - динамический коэффициент Пуассона

Динамический модуль сдвига

(7.3)

Динамический модуль всестороннего сжатия

(7.4)

Таблица 5

Динамические упругие свойства горной породы.

№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	Единицы измерения
1	Модуль Юнга		МПа
2	Коэффициент Пуассона		-
3	Модуль сдвига		МПа
4	Модуль всестороннего сжатия		МПа