Результаты экспериментального исследования акустических свойств водонасыщенного песка в интервале температуры от –29 до +20 ᵒС
https://doi.org/10.33623/0579-9406-2020-2-89-98
Аннотация
Приведены результаты ультразвуковых измерений с использованием продольных и поперечных волн на образце полностью водонасыщенного среднезернистого песка в диапазоне температуры от –20 до +20 ᵒС, а именно зависимости кинематических и динамических параметров ультразвукового сигнала от температуры, а также от параметра поглощения упругих волн. Предложенный авторами метод позволил рассчитать параметр поглощения P и S волн на ультразвуковых частотах для широкого диапазона температуры. Величина параметра поглощения в области отрицательных и положительных значений температуры отличается в 40–50 раз для P волн и на 2 порядка для S волн. Наблюдается плавное изменение параметра поглощения от –5 ᵒС (–10 ᵒС ) до 0 ᵒС для P (S) волн. Поглощение, влияющее на динамические параметры, быстрее реагирует на растепление мерзлого грунта, чем скорость, что наиболее актуально в случае пластичномерзлых пород и при температуре, близкой к 0 ᵒС.
Ключевые слова
ультразвуковые измерения,
поглощение,
мерзлые грунты,
неконсолидированные грунты,
динамические характеристики
При поддержке: грант РНФ (проект № 16-17-00102)
Об авторах
М. С. Судакова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова;
Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН
Россия
Россия
геологический факультет, кафедра сейсмометрии и геоакустики, ст. преп., канд. физ.-мат. н.
119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1;
625026, Тюменская обл., г. Тюмень, ул. Малыгина, 86
М. Л. Владов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
геологический факультет, кафедра сейсмометрии и геоакустики, заведующий кафедрой, профессор, доктор физ.-мат. н.
119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1
Список литературы
1. Вакулин А.А. Основы геокриологии: Учеб. пособие. 2-е изд. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2011. 220 с.
2. Владов М.Л., Стручков В.А., Токарев М.Ю. и др. Об ультразвуковых измерениях на образцах неконсолидированных сред // Геофизика. Вып. 2. М.: Ред.-изд. центр ЕАГО (Тверь: Полипресс), 2016. С. 24–31.
3. Воронков О.К., Моторин Г.А., Михайловский Г.В., Кунцевич С.П. Сейсмогеологические классификации грунтов криолитозоны // Криосфера Земли. 1991. Т. 1, № 3. С. 47–54.
4. Дучков А.Д., Дучков А.А., Пермяков М.Е. и др. Лабораторные измерения акустических свойств гидратосодержащих песчаных образцов (аппаратура, методика и результаты) // Геология и геофизика. 2017. Т. 58, № 6. С. 900–914.
5. Зыков Ю. Д. Геофизические методы исследования криолитозоны. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2007. 234 c.
6. Скворцов А.Г., Садуртдинов М.Р., Царев А.М. Сейсмические критерии идентификации мерзлого состояния горных пород // Криосфера Земли. 2014. Т. 18, № 2. С. 83–90.
7. Судакова М.С., Владов М.Л. Экспериментальное исследование акустических свойств водонасыщенного песка в интервале температур –20 +20 С // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2019. №??.
8. Фролов А. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. 515 с.
9. Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка. Т. 1: История, теория и получение данных. М.: Мир, 1987. 448 с.
10. Carcione J.M. Seriani G. Seismic and ultrasonic velocities in permafrost // Geophys. Prosp. 1998. Vol. 46. P. 441–454.
11. Dou S. Field and laboratory investigations on seismic properties of unconsolidated saline permafrost: Ph.D. Dissertation // Earth and Planet. Sci. in the Graduate Division. University of California, Berkeley, 2015.
12. Kang M., Lee J.S. Evaluation of the freezing–thawing effect in sand–silt mixtures using elastic waves and electrical resistivity // Cold Reg. Sci. Technol. 2015. Vol. 113. P. 1–11.
13. Kim S.Y., Hong W.-T., Lee J.-S. Silt fraction effects of frozen soils on frozen water content, strength, and stiffness // Construction and Building Materials. 2018. N 183. P. 565–577.
14. Li D., Huang X., Ming F., Zhang Y. The Impact of unfrozen water content on ultrasonic wave velocity in frozen soils, Advances in Transportation Geotechnics 3: The 3rd Intern. Conf. on Transportation Geotechnics, Proced. Engineering. 2016. Vol. 143. P. 1210–1217.
15. Nakano Y., Martin R., Smith M. Ultrasonic velocities of the dilatational and shear waves in frozen soils // Water Res. Res. 1972. Vol. 8, N 4. P. 1024–1030.
16. Park J.-H., Lee J.-S. Characteristics of elastic waves in sand–silt mixtures due to freezing // Cold Regions Science and Technology. 2014. N 99. P. 1–11.
17. Quan Y., Harris J.M. Seismic attenuation tomography using the frequency shift method // Geophysics. 1997. Vol. 62, N 3. P. 895–905.
18. Sams M., Goldberg D. The validity of Q estimates from borehole data using spectral ratios // Geophysics. 1990. Vol. 55. P. 97.
19. Wu Y., Nakagawa S., Kneafsey T.J. et al. Electrical and seismic response of saline permafrost soil during freeze — thaw transition // J. Applied Geophysics. 2017.
20. Zhang C., Ulrych T.J. Estimation of quality factors from CMP records // Geophysics. 2002. Vol. 67, N 5. P. 1542–1547.
Рецензия
Для цитирования:
Судакова М.С., Владов М.Л. Результаты экспериментального исследования акустических свойств водонасыщенного песка в интервале температуры от –29 до +20 ᵒС. ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯ. 2020;(2):89-98. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2020-2-89-98
For citation:
Sudakova M.S., Vladov M.L. Results experimantal study of acoustic properties of saturated sand in the temperature range –20 — +20 ᵒC. Moscow University Bulletin. Series 4. Geology. 2020;(2):89-98. (In Russ.) https://doi.org/10.33623/0579-9406-2020-2-89-98
Просмотров:
367
Послать статью по эл. почте 
