Обоснование и разработка метода определения параметров зернистой структуры и пористости горных пород на основе принципов ультразвуковой спектроскопии
Диссертация
Получение мощных широкополосных упругих импульсов для разномасштабной структуроскопии горных пород возможно на основе использование лазерного термооптического возбуждения ультразвука. Однако практическая реализация такого возбуждения, прием и обработка возникающих при этом акустических сигналов, а также извлечение содержащейся в них искомой информации о структурных неоднородностях не может быть… Читать ещё >
Список литературы
- Ершов В. В, Новиков А. А, Попова Г. Б. Основы геологии. — М., «Недра», 1986 г.
- Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. — Ленинград, «Недра», 1970 г.
- Ржевский В.В., Новик Г. Я. Основы физики горных пород. — М., «Недра», 1978 г.
- Зубков В.В. Краткий курс общей петрографии. — М., «Углетехиздат», 1956 г.
- Методы минералогических исследований. Справочник под ред. Гинзбурга А. И. — М. , «Недра», 1985 г.
- Марморштейн Л.М. Нетрофические свойства осадочных пород при давлениях и высоких температурах. — М., «Недра», 1985 г.
- Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Справочник под ред. Дортмана Н. Б. — М., «Недра», 1984 г.
- Лапинская Т.Д., Нрошляков Б. К. Основы петрографии. — М., «Недра», 1974 г.
- Бетехтин В.И., Черемской В. Н. Норы в твердом теле. — М., 1990 г.
- Ржевский В.В. Физико-технические параметры горных пород. — М., «Наука», 1975 г.140
- Рац М. В. Неоднородность горных пород и их физических свойств. — М., «Наука», 1968 г.
- Свойства горных пород и методы их определения. Под ред. М. М. Протодьяконова. — М. , «Недра», 1969 г.
- Карташов Ю.М., Матвеев Б. В., Михеев Г. В., Фадеев А. Б. Прочность и деформируемость горных пород. — М., «Недра», 1979 г. 19.3ильбершмидт М.Г., Заворыкина Т. К. Методы анализа структурногосостояния горных пород. — М., МГИ, 1989 г.
- Современная кристаллография. Под ред. Б. К. Ванштейна. — М., «Наука», 1978 г.
- Китайгородский А.И. Теория структурного анализа. — М., АН СССР, 1957 г.
- Лосева Т.И. Микрорентгеноструктурный анализ минералов. — М., «Недра», 1977 г.
- Ржевская СВ. Рентгеновские методы исследования горных пород. — М., МГИ, 1978 г.
- Винокуров В.М. Магнитная и оптическая спектроскопия минералов и горных пород. — Казань, из-во КГУ, 1974 г.
- Бахтин А.И., Горобец Б. С. Оптическая спектроскопия минералов и руд и ее применение в геологоразведочных работах. — Казань, ид-во КГУ, 1992 г.
- Соболев Р.Н. Методы оптического исследования минералов. — М., «Недра», 1990 г.
- Грицаенко Г. С., Рудницкая Е. С., Горшков А. И. Электронная микроскопия минералов. — М., из-во АН СССР, 1961 г.
- Практические методы в электронной спектроскопии. Под ред. О. М. Глоэра. — М., «Машиностроение», 1980 г.
- Межгосударственный стандарт ГОСТ 30 629–99 «Материалы и изделия облицовочные из горных пород. Методы испытаний"141ЗО.И. П. Дзебань. Акустический метод выделения коллекторов свторичной пористостью. — М., „Недра“, 1981 г.
- Ямщиков B.C., Шкуратник В. Л. Акустическая спектроскопия массива горных пород. // ФТРПИ, № 2, 1978 г, с. 116−123.
- Малинка А.В. Измерение величины и формы дефектов ультразвуковым спектральным методом. // Дефектоскопия, № 1, 1979 г, с. 84−93.
- Методы неразрушающих испытаний. Под ред. Шарпа А. И. — М., „Мир“, 1976 г.
- Методы акустического контроля металлов. Под ред. Алешина Н. П. — М., „Машиностроение“, 1989 г.
- Токарев В.А., Авербух И. И. Применение ультразвуковой спектроскопии для измерения толш-ины изделий. // Дефектоскопия,№ 6, 1968 г., с. 5−6.
- Yee B.G. Application of ultrasonic interference spectroscopy to materials flaws characterization. // Materials evaluations, № 8, v.33, 1975, p. 193−202.
- Алешин Н.П. Физические основы акустических методов контроля. — М., изд. МВТУ, 1986 г.142
- Чабан И.А. Расчет эффективных параметров микронеоднородных сред методом самосогласованного ноля. // Акустический журнал, № 11, 1965 г., с. 102−109.
- Лившиц И.М., Пархомовский Г. Д. К теории распространения ультразвуковых волн в поликристаллитах. // ЖЭТФ, 1950 г, с. 175−182.
- Yind, W.Truell. Scattering of a plane longitudinal wave by a sperical obtacle in an isotropically elastic solid. // J. Appl. Phys? # 27? 1956, p.1086−1097.
- Biot M.A. Theory of propagation of elastic waves in fluid-saturated porous solid. Low-frequency range. J. Acoust. Soc. Am. Vol 28, N2, 168−178,1956.
- Николаевский B.H. и др. Механика насыщенных сред. — М., „Недра“, 1970 г.
- ЛЯХОВИЦКИЙ Ф.М., Рапопорт Л. И. Применение теории Френкеля-Био для расчета скоростей и поглощения упругих волн в насыщенныхпористых средах. // Прикладная геофизика, вып. 66, 1966 г, с. 52−64.
- Данило В.Н., Ямщиков B.C. Рассеяние продольных упругих волн на совокупности малых сферических неоднородностей. // Дефектоскопия,№ 5, 1984 г.
- Кеслер Н.А., Шрайфельд Л. И. Исследования рассеяния ультразвука с учетом статистики распределения величин зерен поликристаллическихметаллов. //Дефектоскопия, № 1, 1975 г., с. 95−100.
- Данилов В.Н. К расчету коэффициента затухания упругих волн при распространении в поликристаллических средах. // Дефектоскопия,.№ 8, 1989 г., с. 18−23.
- Данилов В.Н. Теоретические основы акустической спектроскопии структурно-неоднородного массива горных пород при производствегорных работ. Дис. На соискание уч. степени д.т.н. — М., МГИ, 1990 г.
- Лепендин Л.Ф. Акустика. -М., „Наука“, 1973 г. 143
- S.R. Murthy. A study of ultrasonic velocity and attenuation on polycrystalline YIG. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials 222(2000) p. 121−127
- W.E. Alnaser. Low-temperature ultrasonic attenuation measurement in very pure gold polycrystals at megahertz frequencies. //J. Phys.: Condens. Matter9 (1997) p.4113−4118.
- M.J. Tompkins, N. L Christensen. Ultrasonic P- and S-wave attenuation in oceanic basalt. // Geophys. J. Int. (2001) 145, p. 172−186.
- A. Paul, U.S. Ghosh, C. Basu. Ultrasonic velocity and attenuation in Pb- phosphate glass. // Journal of Non-Crystalline Solids, 221, 1997, p.265−273.
- J.G. Berryman, H.F. Wang. Elastic wave propagation and attenuation in a double-porosity dual-permeability medium. // International Journal of RockMechanics and Mining Sciences. 37 (2000) p.63−78.
- N.H. Pham, J.M. Carcione, H.B. Helle, B. Ursin. Wave velocities and attenuation of shaley sandstones as a function of pore pressure and partialsaturation. // Geophysical prospecting, 2002, 50, p. 615−627.
- A.K. Brovtsyn, G.S. Chershneva. Experimental ultrasonic study of the moisture content of clay rocks. // Refractories and Industrial Ceramics, Vol.41, Nos. 9−10,2000.
- P. Domnesteanu, C. McCann, J. Sothcott. Velocity anisotropy and attenuation of shale in under- and oveфressured condition. // Geophysicalprospecting, 2002, 50, p. 487−503.
- K.W. Winkler, W.F. Murphy. Acoustic Velocity and Attenuation in Porous Rocks.
- Z. Liu, J.W. Rector. Extensional wave attenuation and velocity in partially- saturated sand in the sonic frequency range.
- T. Vanorio, M. Prasad, D. Patella, A. Nur. Ultrasonic velocity measurements in volcanic rocks: correlation with microtexture. // Geophys. J. Int. (2002)149, p. 22−36.144
- S. Assefa, McCann, J. Sothcott. Velocities of compressional and shear waves in lighmstones. // Geophysical prospecting, 2003, 51, p. 1−13.
- Мерку лова В. М. Физические закономерности затухания унругих волн в горных породах и их исследования для целей геоакустики. Дисс. насоиск. уч. степени д.т.н. — М., МГИ, 1990 г.
- А. Rogerson, R.A. Murgatroyd. Defect characterization using ultrasonic techniques. // Research techniques in nondestructive testing, v.5, ch. l2,1982, p. 451−507
- J.F. Muratore, H.R. Carleton, H. Austerlitz. Ultrasonic spectra of porous composites. // Proceed. IEEE Ultrasonic symp., 1982, p. 1049−1053.
- B.R. Tittman. Characterization of porous media with elastic waves. // Ultrasonic methods in evaluation of inhomogeneous materials. Ser. E, Xol26, p.301−317.
- J.H. Rose. The effect of nonspherical pores and multiple scattering on the ultrasonic characterizations of porosity. // Rev. of progress in quantitativenondestructive evaluation. V. 6b, 1987, p. 1419−1424.
- B.R. Tittman, L. Ahlberg, A. G Evans, R.K. Elsley, P.T. Khuru-Yakub. Ultrasonic attenuation in ceramics. // Proceed. IEEE Ultrasonic symp., 1976, p. 653−658.
- W.N. Reynolds, R.L. Smyth. Ultrasinic wave attenuations spectra in steels. // J. Phys. D., V. 7, Xol, 1984, p. 109−116.
- A. Vary. Ultrasonic measurements of materials properties. // Research techniques in nondestructive testing, v.4, ch.5, 1980, p. 160−204.
- D.W. Fitting, L. Adler. Ultrasonic spectral analysis for nondestructive evaluation. — Premium press, N.Y., 1981.
- Труэлл P., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. М., 1972.
- J. Krautkaemer. Fehelergrossenermittlung mit Ultraschall. // Archiv Eisenhuettenwesen, B.30, H. I 1. 1959, S. 693−703.145
- M. Redwood. A study of waveforms in the generations and detections of short ultrasonic pulses // J. Appl. Material Research, v.2, № 1, 1963, p. 78−84.
- Королев M.B. Эхо-импульсные толщиномеры. — М., „Машиностроение“, 1980 г.
- Гусев В.Э., Карабутов А. А. Лазерная оптоакустика. М., „Наука“, 1991.
- А.А. Карабутов, М. П. Матросов, Н. Б. Подымова, В. А. Пыж. Импульсная акустическая спектроскопия с лазерным источникомзвука. Акуст. журн., 37, (2), 1991 г., с.311−323.
- А.А. Karabutov, N. B Podymova. Nondestructive material characterization by laser-excited longitudinal and shear acoustic waves. // Proc. SPIE. 1996.Vol.2713. P.423.
- A.O. Каксис, А. А. Карабутов, Н. Б. Подымова, В. А. Ухарский. Влияние микропластичности на затухание ультразвука в стеклопластиковыхкомпозитах. Акустический журнал, т.4О, № 5, 1994 г., с.812−815
- А.А. Карабутов, Н. Б. Подымова. Неразрушающий контроль усталостных изменений структуры композитов лазернымультразвуковым методом. Механика композитных материалов, т 31,№ 3, 1995 г., с.405−410.
- Карабутов А.А., Керштейн И. М., Пеливанов И. М., Подымова Н. Б. Распространение широкополосных акустических сигналов воднонаправленных волокнистых композитах. // Вестник МУ. Серия 3. Физика, Астрономия. N5, 1997 г., с. 47.
- Карабутов А.А., Керштейн И. М., Пеливанов И. М., Подымова Н. Б. Исследование упругих свойств однонаправленных графито-эпоксидных композитов лазерным ультразвуковым методом. //Механика композитных материалов, т.34, № 6, 1998 г., с.811−822.
- Карабутов А.А., Керштейн И. М., Пеливанов И. М., Подымова Н. Б. Распространение продольных и сдвиговых акустическихвидеоимпульсов в однонаправленных графито-эпоксидных композитах.//Акуст. Журн., т.45(1), 1999 г., с. 105.
- А.А. Карабутов, В. В. Мурашев, Н. Б. Подымова. Диагностика слоистых композитов с помощью лазерного оптико-акустическогопреобразователя. // Механика композитных материалов, т.35, JNbl, 1999 г., с.125−134.
- J.-P. Monchalin, Neron. Inspection of composite materials by laser- ultrasonic. // Canadian aeronautics and space journal. Vol.43, J42l, march1997.
- Карабутов A.A., Пеливанов И. М., Подымова П. Б. Перазрушающий контроль дефектов структуры графито-эпоксидных композитовлазерным оптико-акустическим методом. // Механика композитныхматериалов, т.36, № 6, 2000 г., с.831−838.
- Стор В.Н. Методика проведения ультразвукового лазерного сканирования образцов горных пород. // Скважинная геоакустика припоисках и разведке месторождений полезных ископаемых. М.,"Наука», 1987 г.147
- Стор В.Н., Кузнецова Т. Ю. Ультразвуковое лазерное сканирование образцов керна сверхглубоких скважин. // Научно-технический вестник"Каротажник". Тверь, вып.5, 1999 г., с.69−73.
- S. Dixon, Edwards, S.B. Palmer, D.W.Schindel. Ultrasound generation in single-crystal silicon using a puled Nd: YAG laser. J. Phys. D: Appl. Phys., vol.29, 1996, p.1345−1348.
- B.H. Иньков, Е. Б. Черепецкая. Расчет параметров мощных широкополосных оптико-акустических генераторов для задач контролягеоматериалов. // Обозрение прикладной и промышленной математики, т.11,вып.1, (2004), 117−118.
- Белов М.А., Черепецкая Е. Б. Алгоритм расчета коэффициента поглощения оптического излучения в геоматериалах по параметрамупругих волн при термооптическом возбуждении ультразвука //ОПиПМ, 2004, Т. 11, выпуск 4, с. 756.
- S. Hirsekom. The Scattering of Ultrasonic Waves by Policrystals // J. Acoust. Soc. Am., 72, 1982.
- F. E. Stanke and G. S. Kino. A Unified Theory for Elastic Wave Propagation in Polycrystalline Materials // J. Acoust. Soc. Am., 75, 3, 1984.
- W. N. Reynolds and R. L. Smith. Ultrasonic Wave Attenuation Spectra in Steels // J. Phys. D, 17, 1, 1984.
- E. Diaz, M. Prasad, M. A. Gutierrez, J. Dvorkin, G. Mavko. Effect of Glauconite on the Elastic Properties, Permeability of Reservoirs Rocks. //AAPG Annual Meeting, March 10−13, 2002, Houston, Texas.148
- Jack Dvorkin and Amos Nur. Elasticity of high-porosity sandstones: theory for two North Sea datasets. // Department of Geophysics, StanfordUniversity, Stanford, CA 94 305−2215, USA.
- Manika Prasad. Velocity-permeability relations within hydraulic units. // Geophysics, vol. 68, no. 1 (january-february 2003) — p. 108−117.
- Mamadou Sanou Diallo, Erwin Appel. Acoustic wave propagation in saturated porous media: reformulation of the Biot/Squirt flow theory. //Journal of Applied Geophysics 44 2000 313−325.
- J. Dvorkin. Attenuation at Patchy Saturation — A model. // Stanford University, Houston, Texas.
- A. Dasios, T.R. Astin, C. McCann. Compressional wave Q-estimation from full waveform sonic data. // Geophysical prospecting, 2001, 49, 353−373.
- Ruma Dasgupta, Shashwati Roy, S. Tarafdar. Correlation between porosity, conductivity and permeability of sedimentary rocks — a ballisticdeposition model. // Physica A 275 (2000) 22{32}.
- Mark Chapman, Sergei V. Zatsepin and Stuart Crampin. Derivation of a microstructural poroelastic model. // Geophys. J. Int. (2002) 151, 427−451
- E.H.Saenger, O.S.Kruger, S.A.Shapiro. Effective elastic properties of randomly fractured solid: 3D numerical experiments.
- Ноляков B.B., Головин A.B. Влияние пористости на скорость ультразвуковых волн в металлах. «Нисьма в ЖТФ», т 20, № 11, 54−57,1994 г.
- М.А.Белов, М. И. Неливанов, Е. Б. Черепецкая. О возможности оценки пористости геоматериалов по измеренным значениям скоростейупругих волн в них. // Обозрение прикладной и промышленнойматематики, т. 11, вып.2, 2004 г.
- М.А. Белов, А. А. Карабутов, В. А. Макаров, В. Л. Шкуратник, Е. Б. Черепецкая. О возможностях акусто-оптической спектроскопии149геоматериалов. Сборник трудов XIII сессии Российского акустическогообщества. М., ГЕОС, 2003 г.
- М.А. Белов, А. А. Карабутов, В. А. Макаров, В. Л. Шкуратник, Е. Б. Черепецкая. Способ лазерно-акустического контроля твердыхматериалов и устройство для его реализации. // Патент РФ наизобретение >Го2 232 983.
- В.Н. Иньков, Е. Б. Черепецкая. Возможности выявления микродефектов в образцах горных пород лазерным ультразвуковым методом. // Горныйинформационно-аналитический бюллетень, JVr24, (2004), стр. 104−107.
- М.В. Королев, А. Е. Карпельсон. Широкополосные ультразвуковые пьезопреобразователи. М.: Наука, 1982.
- Ландау Л.Д., Лившиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982.
- Л.Ландау, Лифшиц. Теория упругости.
- Виноградова, Руденко, Сухоруков. Теория волн. М., «Наука», 1990 г.
- М.А. Белов, Е. Б. Черепецкая, В. Л. Шкуратник, А. А. Карабутов, В. А. Макаров, Н. Б. Нодымова. Количественная оценка минеральных зеренметодом лазерной ультразвуковой спектроскопии. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, № 5, 2003 г.
- Е.Б. Черепецкая. Расчет диаграмм направленности продольнных и поперечных волн при лазерном возбуждении ультразвука вгеоматериалах. // ОПиНМ, Т. 11, Выпуск 2, (2004), с. 427−428.150