CC BY
6
УДК 539.4:539.5:539.8
Экспериментальное исследование термомеханических эффектов в водонасыщенных известняках при их деформировании
Д.И.БЛОХИН12, П.Н.ИВАНОВ2Н, О. Л. ДУДЧЕНКО2
1 Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В.Мельникова РАН, Москва, Россия
2 Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия
Как цитировать эту статью: Блохин Д.И. Экспериментальное исследование термомеханических эффектов в водонасыщенных известняках при их деформировании / Д.И.Блохин, П.Н.Иванов, О.Л.Дудченко // Записки Горного института. 2021. Т. 247. С. 3-11. DOI: 10.31897/РМ1.2021.1.1
Аннотация. Контроль устойчивости элементов каменных конструкций различных сооружений является обязательным условием их безопасной эксплуатации. Использование современных методик неразрушающей диагностики напряженно-деформированного состояния таких конструкций - эффективный, а во многих случаях единственный способ контроля. Исследования сопутствующего процессам деформирования твердых тел теплового излучения позволили обосновать и разработать метод, позволяющий бесконтактно получать информацию об изменениях напряженно-деформированного состояния в различных типах геоматериалов, включая известняки. Однако исследования влияния водонасыщенности горных пород на фиксируемые таким образом параметры теплового излучения в настоящее время носят поверхностный характер. Учет степени водонасыщения горных пород необходим при контроле механического состояния каменных сооружений, находящихся в непосредственном контакте с водой. Основной целью данной работы является исследование зависимостей изменений интенсивности теплового излучения с поверхности образцов известняка с различной влажностью в условиях одноосного сжатия. Полученные результаты показали ожидаемое значительное снижение механических свойств (предела прочности при одноосном сжатии и модуля упругости) водонасыщенных образцов в сравнении с сухими. При этом зафиксировано существенное увеличение интенсивности теплового излучения подвергаемых сжатию образцов известняка при повышении их водонасыщения, что обусловливает необходимость учета выявленной закономерности при идентификации изменений во времени напряженного состояния каменных конструкций, установленных по данным бесконтактной ИК-диагностики в реальных условиях.
Ключевые слова: каменные строительные конструкции; известняк; водонасыщенность; осевые напряжения; деформация; мониторинг; ИК-излучение; лазерно-ультразвуковая диагностика
Благодарность. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках программы повышения конкурентоспособности Национального исследовательского технологического универси-стета «МИСиС», принятой постановлением Правительства № 211 от 16.03.2013 г. (грант № К2-2020-018).
Введение. Природный камень, из которого построены самые древние сооружения, в настоящее время так же эффективно используется при возведении объектов промышленного и гражданского назначения [3], например исторические здания, культовые постройки, памятники, мосты, подпорные стены, тоннели и другие. Эти инженерные сооружения могут подвергаться различным динамическим нагрузкам как природного, так и техногенного характера (ветер, землетрясения, вибрации и другие) [3, 17]. Такие нагрузки негативно влияют на устойчивость сооружений, являясь катализаторами деструктивных механических процессов в материале. В связи с этим оценка надежности рассматриваемых сооружений является актуальной задачей, для решения которой необходимо использовать процедуры мониторинга деформационных процессов в каменных конструкциях.
Стандартные методы измерения изменений параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) строительных конструкций подразумевают использование различных модификаций деформометров, которые размещаются либо на свободных поверхностях конструкций, либо в их теле [1, 6, 9]. Однако в отличие от бетонных конструкций, имеющих относительно гладкую поверхность, подобное размещение измерительных датчиков на поверхности каменных сооружений может быть затруднительно, а расположение их в теле элементов конструкций требует проведения нарушающих их целостность специальных работ, что может быть недопустимо при обследовании исторических или мемориальных сооружений. Указанные обстоятельства и определяют необходимость использования методов неразрушающей диагностики при обследовании каменных конструкций.
Записки Горного института. 2021. Т. 247. С. 3-11 DOI: 10.31897/РМ1.2020.1.1
Д.И.Блохин, П.Н.Иванов, О.ЛДудченко
В настоящее время в системах мониторинга состояния строительных конструкций и массивов горных пород достаточно эффективно применяются методы, включающие измерения вариаций параметров физических полей различной природы, сопутствующих процессам деформирования и разрушения материалов [1, 9, 10, 17]. К активно развиваемым методам неразрушающей диагностики механического состояния геоматериалов относится метод ИК-радиометрии, использующий результаты бесконтактных измерений изменений интенсивности инфракрасного излучения с поверхности горных пород при их деформировании [21, 15, 19, 22]. Интерпретация результатов терморадиационных ИК-измерений основана на описании известных термодинамических эффектов: изменения температуры твердого тела при ее адиабатическом деформировании (термоупругий и термопластический эффекты [2, 18]) и зависимости интенсивности инфракрасного излучения с поверхности тела от температуры [25].
В работах [21, 15, 19, 22] была обоснована эффективность ИК-радиометрии для идентификации стадий деформирования горных пород различных типов. Однако для получения достоверной информации о протекании деформационных процессов по данным терморадиационных измерений в реальных условиях необходимы исследования по оценке влияния изменчивости физико-механических свойств горных пород на регистрируемые параметры теплового излучения, в частности учет степени влагонасыщения исследуемых материалов при интерпретации терморадиационных измерений, которая оказывает существенное влияние на физико-механическое состояние горных пород [11, 20, 12, 27].
Цель настоящей работы - исследование с использованием бесконтактных ИК-измерений проявлений указанных термомеханических эффектов в образцах структурно-неоднородных горных пород с различной влажностью в условиях одноосного сжатия.
Методология. Эксперименты проводились на образцах известняка - наиболее часто используемого материала каменных конструкций [3, 20]. Поскольку известняк относится к горным породам, обладающим высокой степенью неоднородности, для получения качественных и обоснованных результатов при выполнении описываемых исследований была создана выборка образцов с близкими значениями физико-механических параметров и схожими структурными особенностями. Для этого был проведен комплекс предварительных испытаний, включающий как стандартные методы определения физико-механических свойств горных пород, так и методы, основанные на интроскопических способах исследования, например растровую электронную микроскопию и лазерную ультразвуковую диагностику [4, 14, 24].
Цельный блок известняка был распилен на более 100 параллелепипедов размером 25 х 25 х 55 мм.
Минеральный и элементный анализы были выполнены на серии аншлифов площадью 25 х 25 мм с использованием сканирующего электронного микроскопа Phenom РгоХ, работающего как в режиме оптического изображения для петрографического анализа, так и электронного изображения, по которому на базе энергодисперсионной системы определялся элементный состав. Анализ показал, что для большинства образцов среднее содержание составляет, %: кальция 40,0-42,3, углерода 12,1-13,9, кислорода 45,1-47,5. Было обнаружено незначительное присутствие различных минеральных компонентов и примесей, %: кремния 0,2-0,3, магния 0,1-0,2, железа 0,1. Примеси были распределены равномерно по всей поверхности исследуемых образцов.
Поверхность исследованных аншлифов представлена зернистой структурой. На границе контактов зерен зафиксированы системы пор, занимающие 5-7 % от общей площади поверхности, значения характерных размеров пор лежат в пределах 40-450 мкм. Минеральный состав представлен кальцитом, содержание которого колебалось в пределах 97,5-98,3, незначительным количеством кварца - 1,5-2,3 и доломитом - менее 0,5 %. Суммарный вклад остальных минералов мал (менее 0,1 %).
С учетом данных электронной микроскопии из первоначальной серии были отобраны 15 образцов со схожими структурными особенностями. На втором этапе уже из этой серии необходимо было отобрать образцы с примерно одинаковыми значениями пористости. Оценка пористости осуществлялась с использованием лазерной ультразвуковой структуроскопии [4, 14, 23], проведенной на автоматизированном дефектоскопе УДЛ-2М на 15 пластинах размером 50 х 25 мм и толщиной около 4-5 мм, изготовленных из отобранных образцов.
Рис. 1. Схема (а) и внешний вид (б) лазерно-ультразвукового структуроскопа УДЛ-2М
1 - отраженные сигналы; 2 - аналого-цифровой преобразователь; 3 - короткий лазерный импульс; 4 - оптоволоконный кабель; 5 - лазерно-ультразвуковой преобразователь; 6 - зондирующие акустические импульсы; 7 - исследуемый образец
Принцип действия структуроскопа (рис.1) основан на регистрации сигналов, полученных в результате рассеяния широкополосных акустических импульсов на различных неоднородностях образцов [4].
Сканирование проводилось по поверхности пластины с шагом 1 мм. С учетом толщины и времени двойного пробега акустического импульса по образцу в каждой точке сканирования рассчитывались скорости распространения продольных волн У1. По времени задержки сдвиговой волны
относительно опорного сигнала определялась ее скорость . Были получены локальные значения скоростей упругих волн в 100 точках каждого образца. В табл.1 представлены значения средних скоростей продольных и сдвиговых волн.
Таблица 1
Результаты измерения скоростей упругих волн
Скорость Номер образца
волн, м/с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
У1 4506 4185 4540 4520 4517 4758 4534 4501 4245 4526 4575 4289 4523 4534 4696
У, 2409 2098 2420 2447 2408 2531 2403 2367 2006 2394 2454 2043 2336 2315 2574
По приведенным данным, можно рассчитать локальную пористость образцов [13]:
(
Р =
общ
1 -
ГуЛ* ^2
V V у
(1)
где У0 - скорость распространения продольной волны в материале при Робщ = 0, то есть при отсутствии пористости.
Для вычисления У0 был разработан следующий алгоритм. Известно, что основные минералы, содержащиеся в известняке (кальцит и кварц), принадлежат к тригональному классу симметрии [5]. В кристаллах тригональной сингонии только вдоль трех кристаллографических осей [100], [010], [001] распространяются чисто продольные волны, скорости У1, У2, У3 которых определяются диагональными элементами матрицы жесткости С33, Сц [5]:
рУ12 = С
33 '
(2)
рУ2 =рУ32 = С
11
(3)
где р - плотность кристалла.
Во всех остальных направлениях распространяются квазипродольные волны, фазовые скорости которых определяют из уравнения Грина - Кристоффеля [5], а их значения могут существенно отличаться от значений скоростей чистых мод. Поскольку в известняке минералы кальцита и кварца хаотически ориентированы, то для вычисления скорости ¥\0 необходимо выполнить усреднение по всем направлениям, что является достаточно трудоемкой процедурой. Поэтому для оценки ¥0 по известным значениям коэффициентов матрицы жесткости {Су}, /, j = 1, ...,6 для
кальцита и кварца, приведенным в табл.2, были найдены скорости ¥\, ¥2, ¥3 вдоль кристаллографических осей [100], [010], [001] и дополнительно в направлениях [110], [011], [101] скорости ¥\2, ¥23, ¥13 для каждого минерала [5]. Далее было выполнено усреднение по всем шести направлениям с учетом вклада кальцита и кварца.
Таблица 2
Коэффициенты матрицы жесткости для кальцита и кварца
Порода Сш GPa С12, GPa С44, GPa С33, GPa С13, GPa С66, GPa р, кг/м3
Кальцит 137 45,2 34,2 79,2 44,8 45,9 2980
Кварц 86,8 7,1 58,3 105,9 -11,9 39,9 2650
В результате проведенных расчетов среднее значение скорости ¥0 в образце известняка без пор составило 4900 м/с. На рис.2 представлены результаты расчета значений пористости образцов, проведенные по формуле (1). Показатели общей пористости Робщ образцов 1, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 14 принадлежат одному интервалу, который составляет 13-14 %. Указанные образцы в дальнейшем были подвергнуты механическим испытаниям.
28 24 20 16 12 8 4 0
х1
о4
к л о
С
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Номер образца
Рис.2. Значения пористости для исследуемых образцов известняка
Рис.3. Сухие (а) и водонасыщенные (б) образцы известняка
б
а
Результаты. Для проведения экспериментов по оценке влияния водонасыщения образцов известняка на кинетику теплового излучения, сопутствующего их деформированию, были отобраны образцы 1, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 14, которые разделили две группы (по 5 образцов в каждой) (рис.3). Образцы одной группы помещались в воду на семь суток. После этого определялась масса образцов и рассчитывалась их плотность, значения которых представлены в табл.3.
Таблица 3
Геометрические и плотностные параметры образцов известняка
Номер образца m, г a, мм b, мм S = ab, мм2 h, мм Уобщ = Sh р, кг/м3
Сухие образцы
1с 67,18 25,65 23,50 603,28 50,29 30131 2216
2с 67,05 25,06 24,34 585,90 49,95 29215 2294
3с 66,98 25,15 24,10 581,02 50,07 29088 2312
4с 67,46 25,32 25,07 584,77 50,01 29212 2299
5с 67,05 25,50 25,50 650,25 50,27 32688 2251
Водонасыщенные образцы
1м 70,15 24,64 24,03 592,10 49,97 29587 2370
2м 69,26 24,42 24,36 594,87 50,28 29910 2315
3м 70,25 23,61 24,63 581,51 50,13 29151 2409
4м 70,09 24,50 24,56 601,72 50,54 30410 2304
5м 69,55 25,65 23,46 601,75 50,22 30219 2299
Средние значения плотностей сухих и водонасыщенных образцов составили 2274 и 2340 кг/м3 соответственно.
Измерения выполнялись на испытательной машине LFM-50 с помощью автоматизированного комплекса [22], позволяющего вести синхронную регистрацию механических и терморадиационных параметров (рис.4).
В экспериментах в качестве первичного приемника ИК-излучения использовался детектор РТН-31 [21, 22], предназначенный для бесконтактного измерения изменений интенсивности оптического излучения в инфракрасном диапазоне частот. Датчик ИК-излучения 1 устанавливается примерно в середине высоты образца 2 на расстоянии 0,5-1 см от поверхности.
Графики изменений во времени значений выходных сигналов, получаемых в результате прохождения первичного сигнала с ИК-радиометра (детектора РТН-31) через измерительно-вычислительный тракт, при деформировании сухого W1(t) и водонасыщенного W2(t) образцов известняка в режиме одноосного сжатия при постоянной скорости нагружения (da1 / dt = const) представлены на рис.5. Зависимости W1(t) и W2(t) демонстрируют характер изменения интенсивности ИК-излучения во временных интервалах, соответствующих промежуткам протекания линейной стадии деформирования образцов известняка.
Диаграммы ^ - Sj, полученные в ходе эксперимента, показаны на рис.6. Графики ^^подтверждают наличие существенной зависимости изменений прочностных и деформационных характеристик образцов известняка от степени их водонасыщения [22, 12]. В частности, определенные по графикам, представленным на рис.6, значения пределов прочности для сухого &De и водонасыщенного aWe образцов известняка отличаются примерно в 2,5 раза (ст„ ~74 МПа, а ст„. «30 МПа).
Рис.4. Экспериментальный стенд
80
1 60 t 40
I20 0
25
50
75
Время, с
100
125
150
Рис.5. Выходные сигналы ИК-радиометрии для образцов известняка 1 - сухого; 2 - водонасыщенного
Обсуждение результатов. Анализируя зависимости Ж1(^) и Ж2(/), можно сделать вывод, что угол наклона прямой, аппроксимирующей график Ж2(^, существенно больше угла наклона соответствующей прямой для графика Ж1(^), что свидетельствует о более высокой термоактивности водонасыщенного образца известняка. Полученный результат согласуется с выводами работ [8, 26], в которых также фиксируется увеличение интенсивности ИК-излучения подвергаемых сжатию образцов горных пород при повышении их водонасыщения. Изменения как теплофизических, так и физико-механических характеристик образцов под влиянием водонасыщения являются основным фактором, обуславливающим наблюдаемый термомеханический эффект.
В ходе анализа полученных результатов для подтверждения их адекватности можно провести оценочные расчеты приращений температуры АГ для сухих и водонасыщенных образцов. Для этого применено известное приближение [2, 18], связывающее приращения напряжений твердого тела с изменениями температуры при его одноосном адиабатическом деформировании,
a
AT = — T0Aa1 Р c
(4)
где Г0 - абсолютное значение температуры до начала деформирования; а - коэффициент линейного расширения; с - удельная теплоемкость при постоянном давлении; р - плотность материала.
Тогда, как следует из выражения (4), при одинаковом приращении напряжений твердого тела Аа1 при его одноосном адиабатическом деформировании связь между изменениями температуры АГ для сухих и водонасыщенных образцов примет следующий вид [16]:
Р с AT Р с AT
Кс с с _ К в в в
a T a T
(5)
80
60
40
20
В работе [16] для различных типов твердых тел показана справедливость соотношения
const / <J~E ,
a
(6)
где E - модуль упругости материала при одноосной деформации.
Значения модулей Ес и Ев для сухих и водонасыщенных образцов соответственно рассчитывались по графикам a1 - s1, представленным на рис.6. Тогда формула (5) приобретет следующий вид:
0,2 0,4 0,6 0,8
Осевая деформация S1, мм
1 0
1 2
РссЖAT _Р„cJË~AT.
(7)
Рис.6. Зависимость напряжения от деформаций m - Slдля образцов известняка 1 - сухого; 2 - водонасыщенного
Результаты вычислений величин модулей упругости: Ее = 69 и Ев = 42 ГПа.
Для вычислений по формуле (7) использовались данные табл.3.
п
С целью получения ориентировочных значений удельной теплоемкости с для водонасыщен-ных и сухих образцов известняка следует воспользоваться известным определением [7], в котором под удельной теплоемкостью гетерогенной среды понимается арифметическое средневзвешенное всех присутствующих в среде минеральных компонент с долей ki и их удельной теплоемкостью ci:
c = Х ciki. (8)
Поскольку основным компонентом материала испытываемых образцов является кальцит, то из уравнения (8) была получена формула расчета удельной теплоемкости водонасыщенного известняка:
с о V + с о VP
Zj _ кальц г кальц кальц воды г воды воды откр /Q\
в Ciki = V ' ^ ^
Р изм.в обр
где скальц - удельная теплоемкость; р кальц - плотность; Vкальц - объем кальцита; своды - удельная теплоемкость; рводы - плотность; ^"воды - объем воды; Роткр - открытая пористость; ризмв - экспериментально измеренная плотность водонасыщенного образца; Уобр - объем образца.
Определение открытой пористости производилось по методу Архимеда в соответствии с ASTM C830-00(2016). Объем пор был определен по разнице в массе сухого и водонасыщенного образца, а открытая пористость по формуле
Роткр = (10)
По результатам расчетов, среднее значение открытой пористости составило 9,5 %, при этом общая пористость Робщ составляла 13,7 %. Учитывая, что объем кальцита связан с суммарной пористостью Робщ, включающей открытую Роткр и закрытую (Робщ - Роткр), т.е.
^кальц = ^бр(1 " Роткр) , получено
с о (1 — Р ) + с о Р
С _ ^ С к _ кальц Ькальц V общ ' водыгводы откр (11)
Р изм.в
Аналогично получено выражение для расчета удельной теплоемкости сухого известняка:
С Ск _ Скальц Р кальц (1 — Робщ). (12)
Р изм.с
Теплоемкость воздуха, который сосредоточен в порах сухого образца, не учитывается. Результаты расчета удельных теплоемкостей для сухих сс и водонасыщенных св образцов по формулам (11) и (12) представлены в табл.4.
Таблица 4
Результаты расчета удельной теплоемкости для образцов
Сухие образцы Водонасыщенные образцы
Номер образца с, Дж/(кг-К) Номер образца с, Дж/(кг-К)
1с 1059 1м 1149
2с 1023 2м 1177
3с 1015 3м 1131
4с 1021 4м 1182
5с 1044 5м 1185
Среднее значение 1032 Среднее значение 1165
В дальнейших расчетах по формуле (6) участвуют средние значения удельных теплоемкостей для сухих и водонасыщенных образцов, приведенные в табл.4. Кроме того, в расчетах Т0 = 300 К.
Подставив в формулу (7) значения необходимых для расчета величин, получим, что приращение температуры для водонасыщенных образцов составляет АГв « 1,2АГС, что подтверждают полученные экспериментальные зависимости, представленные на рис.5.
Таким образом, проведенные комплексные экспериментальные исследования, подкрепленные выполненными оценочными расчетами, демонстрируют значительное влияние водонасыщен-ности пористых материалов на их механические и теплофизические характеристики, выражающиеся в существенном увеличении термоактивности, инициируемой происходящими в них деформационными процессами.
Заключение. Проведенные исследования демонстрируют комплексный подход к лабораторному исследованию термомеханических процессов в подвергаемых деформированию сложно структурированных неоднородных материалах, каковыми и являются образцы известняка.
С использованием стандартных методов электронной растровой микроскопии проведен петрографический анализ и выявлены структурные особенности исследуемых образцов. Показана эффективность использования данных лазерно-ультразвуковой структуроскопии для количественной экспресс-оценки пористости горных пород.
Получены зависимости изменений интенсивности теплового излучения Щ7) с поверхности образцов известняка с различной влажностью в условиях одноосного сжатия. Существенным элементом проводимых экспериментов являлась синхронная регистрация вариаций интенсивности теплового излучения и изменений механических параметров. Анализ данных совместных измерений осевых напряжений и деформаций показал ожидаемое значительное снижение механических свойств (предела прочности при одноосном сжатии и модуля упругости) водонасыщенных образцов по сравнению с сухими. Результаты ИК-радиометрических измерений показали однозначную зависимость характера графиков Щ7) от степени водонасыщенности испытываемых образцов, что обуславливает необходимость учета выявленной закономерности при идентификации изменений во времени напряженного состояния элементов каменных конструкций в реальных условиях.
Авторы признательны проф. В.И.Шейнину (Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова) за внимание к работе и проф. Е.Б. Черепецкой (Национальный исследовательский технологический университет ««МИСиС») за помощь при проведении ла-зерно-ультразвуковых исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Басов А.Д. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния горных пород и конструкций крепи при строительстве тоннеля на участке Северокавказской железной дороги Сочи-Адлер / А.Д.Басов, К.В.Романевич // Инженерная геология. 2013. № 6. С. 28-37.
2. Гиляров В.Л. Описание термоупругого эффекта в твердых телах в широкой области температур / В.Л.Гиляров, А.И.Слуцкер // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. Вып. 12. C. 2407-2409.
3. Использование природного камня человеком: путь от древности к современной архитектуре / М.С.Уляков, И.С.Сорокин, А.В.Маганева, Р.Ф.Иштакбаев // Добыча, обработка и применение природного камня: Сборник научных трудов. Т. 14. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И.Носова, 2014. 263 с.
4. Исследование структуры и упругих свойств геоматериалов с помощью контактной широкополосной ультразвуковой структуроскопии / В.А.Винников, Е.Б.Черепецкая, В.Н.Захаров, О.Н.Малинникова // Горный журнал. 2017. № 4. С. 29-32. DOI: 10.17580/gzh.2017.04.05
5. Капитонов А.М. Физические свойства горных пород западной части Сибирской платформы / А.М.Капитонов, В.Г.Васильев. М.: Инфра-м, 2018. 424 с.
6. Методы и измерительные приборы для моделирования и натурных исследований нелинейных деформационно-волновых процессов в блочных массивах горных пород / В.Н.Опарин, Б.Д.Аннин, Ю.В.Чугуй и др. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской академии наук, 2007. 330 с.
7. Определение эффективных теплофизических характеристик композиционного материала / П.А.Люкшин, Б.А.Люкшин, Н.Ю.Матолыгина, С.В.Панин // Физическая мезомеханика. 2008. Т. 11. № 5. С. 103-110.
8. An Experimental Study on Infrared Radiation Characteristics of Sandstone Samples Under Uniaxial Loading / L.Ma, Y.Zhang, K.Cao, Z.Wang // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019. Vol. 52. P. 3493-3500. DOI: 10.1007/s00603-018-1688-6
9. Damage monitoring of masonry structure under in-situ uniaxial compression test using acoustic emission parameters / Y.Wu, S.Li, D.Wang, G.Zhao // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 215. P. 812-822. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.04.192
10. Electromagnetic and neutron emissions from brittle rocks failure: experimental evidence and geological implications / A.Carpinteri, G.Iacidogna, O.Borla, A.Manuello, G.Niccolini // Sadhana. 2012. Vol. 37. № 1. P. 59-78. D0I:10.1007/s12046-012-0066-4
11. Experimental study of water saturation effect on acoustic velocity of sandstones / W.Si, B.Di, J.Wei, Q.Li // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2016. Vol. 33. P. 37-43. DOI: 10.1016/j.jngse.2016.05.002
12. Experimental study of the influence of water and temperature on the mechanical behavior of mudstone and sandstone / Y.Lu, L.Wang, X.Sun, J.Wang // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2017. Vol. 76. P. 645-660. DOI: 10.1007/s10064-016-0851-0
13. KarabutovA.A. Measuring the dependence of the local Young's modulus on the porosity of isotropic composite materials by a pulsed acoustic method using a laser source of ultrasound / A.A.Karabutov, N.B.Podymova, E.B.Cherepetskaya // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2013. Vol. 54. P. 500-507. DOI: 10.1134/S0021894413030218
14. Karabutov A.A. Determination of uniaxial stresses in steel structures by the laser-ultrasonic method / A.A.Karabutov, N.B.Podymova, E.B.Cherepetskaya // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2017. Vol. 58. P. 503-510. DOI: 10.1134/S0021894417030154
15. Lou Q. Experimental study on infrared radiation temperature field of concrete uniaxial compression / Q.Lou, X.He // Infrared Physics & Technology. 2018. Vol. 90. P. 20-30. DOI: 10.1016/j.infrared.2018.01.033
16. Multifunctionalization of novolac epoxy resin and its influence on dielectric, thermal properties, viscoelastic, and aging behavior / S. Zhao, G. Zhang, R. Sun, C. Wong // Journal of Applied Polymer Science. 2014. Vol. 131. Iss. 8. DOI: 10.1002/app.40157
17. Ohtsu M. Overview of visualized NDE for on-site measurement // Innovative AE and NDT Techniques for On-Site Measurement of Concrete and Masanry Structures: State-of-the-Art Reports of the RILEM Technical Commitee 239-MCM. Springer, 2016. P. 173-176. DOI: 10.1007/978-94-017-7606-6_10
18. Plekhov O.A. Experimental study of thermodynamics of plastic deformation by infrared thermography // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. 2011. Vol. 56. № 2. P. 301-304. DOI: 10.1134/S106378421102023X
19. Precursors for Fracturing and Failure. Part II: IRR T - Curve Abnormalities / L.Wu, S.Liu, Y.Wu, C.Wang // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2006. Vol. 43. Iss. 3. P. 483-493. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2005.09.001
20. Rabat A. Effect of water saturation on strength and deformability of building calcarenite stones: Correlations with their physical properties / Á.Rabat, M.Cano, R.Tomás // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 232. 117259. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2019.117259
21. Sheinin V.I. Features of thermomechanical effects in rock salt samples under uniaxial compression / V.I.Sheinin, D.I.Blokhin // Journal of Mining Science. 2012. Vol. 48. Iss. 1. P. 39-45. DOI: 10.1134/S1062739148010054
22. Study of Limestone Deformation Stages on The Basis of Acoustic Emission and Thermomechanical Effects / V.I.Sheinin, D.I.Blokhin, E.A.Novikov, L.V.Mudretsova // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2020. Vol. 56. № 6. P. 398-401. DOI: 10.1007/s11204-020-09621 -y
23. The progress in photoacoustic and laser ultrasonic tomographic imaging for biomedicine and industry: A review / A.Bychkov, V.Simonova, V.Zarubin et al. // Applied Sciences (Switzerland). 2018. Vol. 8 (10). DOI: 10.3390/app8101931
24. Victorov S.D. Experimental study of the microstructural characteristics of the surfaces and volumes of granite samples / S.D.Victorov, A.N.Kochanov, A.A.Pachezhertsev // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2018. Vol. 82. № 7. P. 786-788.
25. Vavilov V.P. Review of pulsed thermal NDT: Physical principles, theory and data processing / V.P.Vavilov, D.D.Burleigh // NDT and E International. 2015. Vol. 73. P. 28-52. DOI: 10.1016/j.ndteint.2015.03.003
26. Water Saturation Effects on Thermal Infrared Radiation Features of Rock Materials During Deformation and Fracturing / X.Cai, Z.Zhou, L.Tan et al. // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2020. P. 1-18. DOI: 10.1007/s00603-020-02185-1
27. Weakening laws of rock uniaxial compressive strength with consideration of water content and rock porosity / X.Shi, W.Cai, Y.Meng et al. // Arabian Journal of Geosciences. 2016. Vol. 9. № 5. P. 1-7. DOI: 10.1007/s12517-016-2426-6
Авторы: Д.И.Блохин, канд. техн. наук, доцент, dblokhin@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-4652-661X(Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В.Мельникова РАН, Москва, Россия; Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия), П.Н.Иванов, аспирант, pavelnivanov@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-6958-5164 (Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия), О.Л.Дудченко, канд. техн. наук, доцент, dionis_4444@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-9040-4433 (Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия).
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила в редакцию 30.07.2020.
Статья принята к публикации 02.03.2021.
