Амплитудно-инициируемая открытая петля гистерезиса затухания р-волны в песчанике: экспериментальное исследование

В физике твердого тела и материаловедении с использованием высокоточных измерений на малых напряжениях и деформациях были получены новые знания о микро-нанопластичности. В настоящее время свойство микропластичности горных пород мало изучено, но в перспективе оно может быть полезно для решения задач фундаментального и прикладного характера. В этом исследовании изучено влияние циклически изменяемой амплитуды импульса и скорости волны на параметры затухания продольной волны в песчанике. Лабораторные измерения выполнены на образцах породы методом отраженных волн в диапазоне частот 0,5-1,4 МГц на пяти значениях амплитуды деформации ~ (0,5-2,0)10-6. Проведено пробное моделирование, которое дает возможность установить влияние амплитудно-зависимой скорости волны на параметры затухания волны в песчанике. Поведение затухания волны при совместном действии амплитудного фактора и девиации скорости волны имеет сложный характер. Изменение амплитуды деформации сдвигает пик затухания 1/Qp(f) в координатах «затухание-частота». Максимальное изменение величины затухания в пике за счет амплитудного фактора и девиации скорости волны достигает 3-4 %. Открытая (незамкнутая) петля гистерезиса затухания волны обнаружена после действия замкнутого амплитудного цикла А1(+) --- А5(+) --- А1(-), где А1(+) = А1(-). Открытый гистерезис затухания имеет место как в случае постоянной, так и переменной скорости волны. Протяженность открытой части петли гистерезиса затухания по отношению к максимальной величине затухания составляет: для постоянной скорости волны 62,63 %, в режиме увеличения скорости волны - 91,58 % и в режиме уменьшения скорости волны - 47,01 %. Эффект незамкнутого гистерезиса затухания волны в песчанике может быть объяснен действием обнаруженной в ходе эксперимента микропластической деформации.