Вопрос №1 (Базовые физико-технические параметры горных пород, свойства характеризуемые ими)

Под физическим свойством породы понимают ее особое поведение (ответную реакцию) при воздействии на нее определенных полей или сред.

Численно каждое физическое свойство породы оценивается одним или несколькими параметрами (показателями, характеристиками), являющимися количественной мерой свойства.

Всю совокупность физических и горно-технологических параметров пород, описывающих их поведение в процессах разработки, принято называть физико-техническими параметрами .

Физико-технические параметры подразделяют по виду соответствующих внешних полей, вызывающих ответную реакцию породы. Исходя из этого выделяют механическое поле(давление) и соответствующие ему механические свойства пород, тепловое поле (температура, тепловой поток) и тепловые свойства, электрическое , магнитно е и радиационное поля и такие же свойства пород. Кроме того, существует еще вещественно е поле (флюиды) и соответствующие ему гидравлические и газодинамические свойства. Воздействие знакопеременных нагрузок на горные породы описывается акустическими свойствами, воздействие электромагнитных волн —электромагнитными свойствами. Как те, так и другие связаны с волновыми процессами и поэтому могут быть объединены в общую группу волновых свойств.

К Базовым отнесено 12 элементарных , исходных и независимых физических параметров , позволяющих вычислять максимальное кол – во других параметров пород.

Базовые физические пар-ры служат общим фундаментом для изучения всех пород . Поэтому их определение является обязательным.

Вопрос №2 (Виды акустических волн, условия и соотношение скоростей их распространения в горных породах)

Процесс распространения упругих колебаний описывается волновым уравнением

Упругие волны по частоте колебаний подразделяются на инфразвуковые - частотой до 20 Гц, звуковые – частотой 20 – 20 000 Гц, ультразвуковые - частотой более 20 кГц , гиперзвуковые -частотой более 1000 МГц. В зависимости от вида упругих деформаций выделяют волны : продольные – распространение деформаций попеременного объемного сжатия и растяжения в веществе ; поперечные - распространение упругих деформаций сдвига. Продольные волны распространяются в любой среде – газах , жидкостях и твердых телах , так как все вещества обладают упругим сопротивлением объемному сжатию. Поперечные волны присущи только твердым телам . ибо в жидкостях и газах сопротивление сдвигу практически отсутствует .

Эти два вида волн распространяются по всему объему породы и поэтому называются – объемными.

Частицы на поверхности горной породы находятся в особом состоянии, так как встречают меньшее сопротивление своим перемещением в сторону свободной поверхности.

В результате на ней возникают плоские поверхностные волны, которые характеризуются движением частиц по эллипсоидальной траектории. Поверхностные волны присущи только твердым телам. Основные акустические параметры пород — это скорости распространения упругих волн, коэффициент поглощения и волновое сопротивление. На контактах разных пород возникают явления отражения и преломления упругих волн, характеризующиеся соответствущими коэффициентами. Обычно под скоростью волны понимают скорость распространения ее фронта. Фронт волны — это геометрическое место точек среды, в которых в рассматриваемый момент времени фаза волны имеет одно и то же значение. Скорости распространения упругих волн в неограниченной абсолютно упругой изотропной среде можно определить по формулам, выведенным из волновых уравнений.

Так, скорость распространения продольной волны

Скорость распространения продольной упругой волны в тонкой пластине породы

Наконец, скорость распространения упругой волны в тонком стержне породы

Таким образом, скорость распространения упругих волн в горных породах определяется их упругими свойствами и плотностью. Она практически не зависит от частоты, что позволяет использовать для исследований любые частоты колебаний.

Отношение скоростей продольных и поперечных волн является только функцией коэффициента Пуассона