Акустичні властивості

Визначають умови розповсюдження в гірських породах пружних коливань. Вони характеризуються швидкістю розповсюдження пружних хвиль v, акустичним опором Q і коефіцієнтом поглинання α.

Серед різних пружних коливань в твердих тілах найбільший інтерес становлять поздовжні, поперечні і поверхневі (релеєвські) хвилі. В поздовжніх хвилях напрям коливання частинок породи співпадає з напрямом розповсюдження хвилі; в поперечних напрям коливання частин перпендикулярно до напряму розповсюдження хвилі. Поверхневі хвилі – це коливання поверхні середовища (поверхні зразка гірської породи).

Співвідношення між швидкостями поздовжніх v_P, поперечних v_S і поверхневихv_R пружних хвиль характеризується такою нерівністю:

v_Р >v_S >v_R (23)

Швидкості розповсюдження пружних хвиль визначаються густиною і показниками пружності середовища. Густина характеризує масу, що зміщується, показники пружності – сили, котрі виникають із зміщенням частин, які коливаються. Теоретичний взаємозв’язок цих швидкостей з деформаційними характеристиками і густиною середовища визначається наступними залежностями:

(6.24)

(6.25)

(6.26)

(6.27)

де v_P – швидкість поздовжньої хвилі в необмеженому середовищі,

v_Pс – швидкість поздовжньої хвилі в стержні;

К_µ – безрозмірний коефіцієнт, що залежить від коефіцієнта поперечних деформацій (при μ=0,25К_v=0,9194, при μ=0,5К_v=0,9553).

Акустичним опором або акустичною жорсткістю називають добуток густини гірської породи на швидкість відповідної хвилі:

(6.28)

Він характеризує вплив властивостей середовища на інтенсивність (частоту) коливань в цьому середовищі І, яка, крім того, визначається ще й параметрами збудника коливань.

Оскільки гірські породи не є ідеально пружними твердими тілами, в них через поглинання енергії коливань внаслідок тертя теплопровідності та інших ефектів пружні хвилі затухають. Це послаблення або затухання підлягає закону експоненти і описується такими виразами:

(6.29)

(6.30)

де А₀ та І₀ – початкові амплітуда та інтенсивність коливань;

А_хта І_х–амплітуда та інтенсивність коливань після проходження хвилею в середовищі відстані х;

α_з – амплітудний коефіцієнт затухання.

Швидкість поздовжніх пружних хвиль є найуживанішою характеристикою. Її значення для різних вивержених порід змінюються в межах 3,5÷7,0 км/с, досягаючи інколи до 8,5 км/с осадових породах вона дещо менша і складає 1,5÷4,5 км/с і лише в щільних вапняках досягає 6÷7 км/с неконсолідованих уламкових і незцементованих уламкових товщах вона ще менша (0,1÷2,0 км/с) .

Із зростанням стискуючих зусиль швидкості пружних хвиль в гірських породах зростають.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.