Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы и средства геоконтроля. Методические указания по проведению практических занятий и самостоятельной работы студентов специальности 21.05.05 «Физ
.pdf
1. Для чего необходимо определять скорость упругих волн
max
max
max
100,%;
i
i
С
С
С
С
D
= ⋅
D
g
min
min
min
100,%,
i
i
С
С
С
С
D
= ⋅
D
g
в образце горных пород? Совпадает ли она с максимальной скоростью в массиве пород?
2. Как влияет заданная точность определения скоростей
упругих волн на необходимое количество образцов пород при лабораторных исследованиях?
3. Как называется параметр a, входящий в качестве параметра в функцию qt, и как он влияет на количество образцов, необходимое для обеспечения заданной точности?
4. Как влияет коэффициент анизотропии на форму эллипса
скоростей?
5. Как качественно изменится форма эллипса скоростей при
увеличении или уменьшении одной (например, C
или другой) из
1
заданных скоростей на 10 %? Оцените влияние точности ее измерения на максимальную и минимальную скорости как отношения:
где g
max
, g
– относительные погрешности измерения макси-
min
мальной и минимальной скоростей при ошибках определения скорости по i-му направлению;
, C
C
DC
max
max
– максимальное и минимальное значения скоростей;
min
, DC
– абсолютные погрешности измерения макси-
min
мальной и минимальной скоростей;
, Ci – абсолютная погрешность измерения и сама скорость
DC
i
в i-м направлении.
6. Как влияют максимальная скорость распространения упругих волн, а также коэффициент анизотропии на расход ВВ?
71
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
П5.1. Тексты программ для расчетов
Программа 1.1 может быть оформлена либо в отдельном файле
Mathcad, либо совместно с последующими программами. Последующие программы 1.2–1.4 представляют собой части одной общей программы и должны быть оформлены в одном файле. При
их вводе вначале следует ввести блок подпрограмм, который будет размещаться в конце общей программы.
П5.1.1. Расчет количества образцов
для обеспечения заданной погрешности
измерений
П5.1.2. Расчет и построение индикатрисы
скоростей
72
73
П5.1.3. Расчет акустического показателя
П5.1.4. Расчет расхода ВВ
П5.1.5. Блок подпрограмм
74
Подпрограммы-функции представлены в отдельном блоке и
расположены после основной программы. Их нужно вводить в первую очередь, иначе основная программа будет давать сообщения об
ошибках. Они имеют глобальные определения и могут располагаться в любом месте программы. Для этого вместо знака «присвоить» используется знак глобального присвоения, представляющий
собой три горизонтальных линии, а не две, как обычный знак равенства. Этот знак вводится с палитры «Вычисление». Подпрограммы-функции удобно располагать после основной части программы в конце.
П5.2. Варианты исходных данных
для индивидуальных заданий
, мм
Время
задержки
tз, мкс
Диаметр
№
образца
вар.
d, мм
1 35 70 10,2 21,87 0,95 5,0 2
2 40 80 10,4 24,19 0,90 5,5 3
3 45 90 10,6 26,67 0,95 3,0 4
4 50 100 10,8 29,32 0,90 3,5 3
5 50 100 11,0 30,23 0,95 4,0 3
6 55 110 11,2 33,20 0,90 4,5 4
7 57 114 11,4 35,15 0,95 5,0 3
8 60 120 11,6 37,69 0,90 5,5 4
9 65 130 11,8 41,35 0,95 5,5 5
10 70 140 12,0 45,33 0,90 3,0 3
11 75 150 12,2 49,70 0,95 3,5 3
12 40 80 10,2 31,25 0,90 4,0 3
13 45 90 10,4 35,40 0,95 4,5 4
14 50 100 10,6 40,01 0,90 5,0 5
15 50 100 10,8 42,05 0,95 5,5 3
16 55 110 11,0 47,67 0,90 5,5 4
17 57 114 11,2 30,20 0,95 3,0 3
18 60 120 11,4 32,09 0,90 3,5 3
19 65 130 11,6 34,81 0,95 4,0 2
20 70 140 11,8 37,73 0,90 4,5 3
21 75 150 12,0 40,85 0,95 5,0 4
22 35 70 12,2 26,20 0,90 5,5 3
23 45 90 10,2 28,95 0,95 5,5 4
Высота
образца
h
max
Время распространения tр, мкс
Уровень
значимо-
сти P
Коэффици-
ент вариа-
ции, %
Требуе-
мая точ-
ность, %
75
№
вар.
Диаметр
образца
d, мм
Высота
образца
, мм
h
max
Время
задержки
tз, мкс
Время распространения tр, мкс
Уровень
значимо-
сти P
Коэффици-
ент вариа-
ции, %
Требуе-
мая точ-
ность, %
24 50 100 10,4 32,14 0,90 3,0 2
25 50 100 10,6 33,33 0,95 3,5 3
26 55 110 10,8 36,99 0,90 4,0 3
27 57 114 11,0 39,50 0,95 4,5 3
28 60 120 11,2 42,78 0,90 5,0 4
29 65 130 11,4 47,51 0,95 5,5 5
30 70 140 11,6 52,78 0,90 5,5 3
31 75 150 11,8 58,68 0,95 3,0 4
32 40 80 12,0 38,67 0,90 3,5 3
33 50 100 12,2 28,87 0,95 4,0 4
34 50 100 12,4 29,64 0,90 4,5 2
35 50 100 10,4 32,14 0,90 3,0 2
Скорости упругих волн в трещиноватом массиве, м/с
№
вар.
C
0
C
1
C
2
C
3
C
4
Предел прочно-
C
5
сти, s
ж
1 4471 4828 4740 4333 4069 4124 55
2 3783 4180 3954 3465 3228 3348 50
3 3219 3584 3219 2733 2560 2733 45
4 2746 3023 2557 2134 2029 2240 40
5 2343 2490 1987 1652 1607 1841 35
6 1990 1990 1515 1271 1271 1515 30
7 1672 1538 1136 970 1001 1245 25
8 1925 1605 1172 1026 1096 1426 20
9 2156 1630 1196 1078 1196 1630 25
10 2339 1733 1332 1247 1424 1951 30
11 2478 1845 1483 1437 1683 2279 55
12 2900 2207 1852 1852 2207 2900 50
13 2392 1879 1641 1687 2028 2542 45
14 1967 1605 1454 1528 1832 2166 40
15 1616 1372 1286 1372 1616 1800 35
16 1327 1174 1133 1215 1387 1466 30
17 2332 2151 2122 2260 2472 2518 25
18 1952 2085 2010 1835 1742 1790 20
19 2185 2366 2185 1921 1820 1921 25
20 2445 2636 2307 1979 1894 2064 30
21 2732 2871 2375 2017 1967 2222 35
22 3045 3045 2399 2042 2042 2399 40
, МПа
76
Скорости упругих волн в трещиноватом массиве, м/с
№
вар.
C
0
C
1
C
2
C
3
C
4
Предел прочно-
C
5
сти, s
23 3782 3518 2677 2310 2380 2913 55
24 3296 2809 2101 1851 1972 2522 50
25 2816 2191 1637 1482 1637 2191 45
26 2336 1676 1269 1185 1361 1906 40
27 1887 1360 1078 1043 1232 1716 35
28 1497 1103 913 913 1103 1497 30
29 1173 892 770 793 971 1261 25
30 1270 1004 900 951 1168 1428 20
31 1369 1126 1045 1126 1369 1568 25
32 1471 1262 1208 1316 1559 1681 30
33 3387 3027 2972 3240 3694 3801 35
34 4391 4026 3920 4128 4524 4690 40
35 3296 2809 2101 1851 1972 2522 50
, МПа
ж
77
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ
АКУСТИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ
ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ПРОГНОЗА
ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ РАБОТ
6.1. Область применения и терминология
метода определения координат
акустического события по локационной
серии
Одним из методов наблюдения за процессами разрушения
горных пород и породных массивов является метод акустиче-
ской эмиссии (АЭ). Он относится к пассивным, поскольку основан на регистрации акустических сигналов, возникающих
при образовании или прорастании трещин. Частотные диапазоны определяются размерами контролируемых объектов. При наблюдении за образцами пород регистрируются дискретные акустические сигналы выше 20…30 кГц, такие наблюдения так и
называются акустико-эмиссионными. При наблюдении за породными массивами регистрируются сигналы ниже 10…20 Гц.
Такие сигналы относятся к сейсмическим. Одной из задач геоконтроля в этих случаях является определение координат регистрируемых событий.
Для таких наблюдений по пространству массива пород
или на образце в m точках M
ваются преобразователи акустических сигналов в электрические
(рис. 6.1). Группа сигналов, принимаемая в этом случае, называется локационной серией (рис. 6.2). Разность времени между
приходом сигнала на i-й и ближайший к очагу АЭ преобразователь называется разностью времен прихода или сокращенно
РВП. На рис. 6.2 ближайшим к очагу оказался преобразователь
с номером 0. РВП преобразователя № 3 здесь обозначена как t
у остальных преобразователей аналогично. Теоретический минимум количества таких точек для определения координат в
пространстве равен четырем, поскольку нужно определить четы-
с координатами xi, yi, zi устанавли-
i
30
,
78
ре величины: три координаты и время распространения от очага
АЭ события до ближайшего сейсмоприемника. Однако из-за погрешностей определения РВП и скоростей упругих волн для увеличения точности определения координат их количество должно
быть больше.
В однородном изотропном массиве пород пути распространения упругих волн линейные. В анизотропном или неоднородном
массиве с разными скоростями распространения пути распространения могут иметь дугообразную или более сложную форму.
M0(x0,y0,z0)
M2(x2,y2,z2)
Mi(xi,yi,zi)
M1(x1,y1,z1)
O(x,y,z)
Mm(xm,ym,zm)
Рис. 6.1. Схема локации источника акустического сигнала
t
0
(t)
u
0
t
u
(t)
1
t
1
t
u
(t)
2
t2
t
t
u3(t)
3
t
30
Рис. 6.2. Локационная серия и разность времен прихода сигна-
ла на 3-й преобразователь
79
6.2. Математическое описание локации
( ) ( ) ( )
2 22
,
i ii
xx yy zz− +− +−
( )
,
ix
t tc+
( ) ( ) ( ) ( )
2 22
.
i i i ix x
x x y y z z t tc− +− +− = +
источника АЭ-сигнала
Для определения местоположения источника важными параметрами являются моменты регистрации сигналов АЭ. В реальных устройствах они отсчитываются от начала суток с точностью до долей микросекунды. В измерительных каналах эти
моменты определяются достаточно точно. Момент возникновения АЭ-события неизвестен, но он, как и координаты очага АЭсобытия, может быть вычислен.
Расстояние между источником АЭ и i-м приемником определяется выражением
, yi, zi – координаты приемников;
где x
i
(6.1)
x, y, z – координаты очага АЭ-события, которые нужно опре-
делить.
С другой стороны, расстояние между очагом и i-м приемником определяется произведением времени распространения на
скорость волны
– время распространения волны от источника до ближай-
где t
x
(6.2)
шего приемника;
– РВП сигналов на i-й и первый приемники;
t
i
c – скорость распространения волн, измеряемая заранее,
в неоднородном или анизотропном массиве может меняться
в зависимости от координат и направления распространения
волн.
Из этих соотношений выведем уравнения для определения координат очага АЭ и времени прихода сигнала на ближайший преобразователь, которые в общем виде могут быть записаны так:
(6.3)
Для четырех точек, в которых расположены сейсмоприемники, системы уравнений будет иметь вид:
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]