Experimantal study of acoustic properties of saturated sand in the temperature range –20+20 ᵒC
https://doi.org/10.33623/0579-9406-2019-4-55-62
Abstract
Water phase transition divides the areas of soil approximation from the point of view of its elastic properties. It is interesting to study changing of acoustic characteristics, both kinematic and dynamic, in the process of freezing and thawing, since they can be indicators of various inelastic characteristics of the transition from one state to another. In the article we present results of initial stage of research on the topic identified in the title. This includes: design of a measuring cell that introduces minimal distortions in ultrasonic p and s waves measurements on water-saturates ground sample, monitoring sample temperature, performing ultrasonic measurements with a time step that provides necessary detailing for observing time and temperature dependencies of the waves characteristics registered during the phase transition data analisys.
About the Authors
M. S. Sudakova
Moscow State University;
Earth Cryosphere Institute, Tyumen Scientific Centre SB RAS
Russian Federation
Russian Federation
Faculty of Geology, 119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1;
625026, Tyumen region, Tyumen, Malygina st., 86
M. L. Vladov
Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Faculty of Geology, 119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1
References
1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология: Учебник для строительных специальностей вузов. М.: Высшая школа, 2005. 575 с.
2. Вакулин А.А. Основы геокриологии: Учеб. пособие. 2-е изд. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2011. 220 с.
3. 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.
4. 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.
5. Горяинов Н.Н. Применение сейсмоакустических методов в гидрогеологии и инженерной геологии. М.: Недра, 1992. 264 с.
6. 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.
7. Ерофеев Л.Я., Вахромеев Г.С., Зинченко В.С., Номоконова Г.Г. Физика горных пород: Учебник для вузов. Томск: Изд-во ТПУ, 2006. 520 с.
8. Ершов Э.Д. Общая геокриология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. 682 с.
9. Зыков Ю. Д. Геофизические методы исследования криолитозоны. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2007. 234 c.
10. Осипов В.И. Биосфера и экологическая безопасность [Текст]: юбилейная лекция. М.: Российский ун-т дружбы народов, 2017. 133 с.
11. 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.
12. Фролов А. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. 515 с.
13. Buckingham M.J. Compressional and shear wave properties of marine sediments: Comparisons between theory and data // J. Acoust. Soc. Amer. 2005. Vol. 117. P. 137–152.
14. Chotiros N.P., Isakson M.J. A broadband model of sandy ocean sediments: Biot-Stoll with contact squirt flow and shear drag // Acoust. Soc. Amer. 2004. Vol. 116. P. 137–152; 2011–2022.
15. Dou S. Field and Laboratory Investigations on Seismic Properties of Unconsolidated Saline Permafrost: Ph.D. Dissertation // Earth and Planet. Sci. Berkeley: University of California, 2015.
16. Holmes J., Carey W., Dediu S., Siegmann W. Nonlinear frequency-dependent attenuation in sandy sediments // J. Acoustical Soc. Amer. 2007. N 4. P. 218–222.
17. Kurfurst P. Ultrasonic wave measurements on frozen soils at permafrost temperatures Canadian // J. Earth Sci. 2011. Vol. 13. N 11. P. 1571–1576.
18. 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. Procedia Engineering. 2016. Vol. 143. P. 1210–1217.
19. Stoll R.D. Theoretical aspects of sound transmission in sediments // J. Acoust. Soc. Amer. 1980. Vol. 68. P. 1341–1350.
20. Yoshisuke N., Martin R., Smith M. ultrasonic velocities of the dilatational and shear waves in frozen soils // Water Res. 1972. Vol. 8. N 4. P. 1024–1030.
Review
For citations:
Sudakova M.S., Vladov M.L. Experimantal study of acoustic properties of saturated sand in the temperature range –20+20 ᵒC. Moscow University Bulletin. Series 4. Geology. 2019;(4):55-62. (In Russ.) https://doi.org/10.33623/0579-9406-2019-4-55-62
Views:
203
Email this article 
