Тема: Исследования механоэлектрических преобразований в горных породах при динамическом и статическом воздействии.

В начале 70-х годов в Томском политехническом институте под руководством профессора Воробьева А.А. в лабораторных условиях при механическом воздействии на диэлектрические материалы были зафиксированы электромагнитные сигналы. Появление таких сигналов происходит при переходе механической энергии в электромагнитную [1]. Обнаруженное явление было названо механоэлектрическим преобразованием. В дальнейшем наибольшее число исследований посвящено изучению ЭМС при механическом воздействии на диэлектрические материалы. Трансформация механической энергии в электромагнитную зависит от свойств взаимодействующих систем, являющихся носителями энергии и концентрации энергии в них. Воробьев А.А. указывал [2, 3], что все виды энергии могут превращаться в механическую, которая в земных недрах может превратиться в электрическую. Для такого превращения необходимо получение свободных зарядов или заряженных частиц и электрического поля, что может при воздействии на твердое тело достигнуто многими путями, когда образуются заряженные дефекты структуры. Таким образом, причиной появления электромагнитных сигналов является появляющийся или изменяющийся на поверхностях диэлектриков при их деформировании электрический заряд.
Первые проведенные исследования обнаружили, что электромагнитная эмиссия, которая возникает при механоэлектрических преобразования, имеет зависимость от прочности горных пород. В сложных гетерогенных системах, такие как горные породы, весьма естественно ожидать некоторые зависимости интенсивности ЭМС от строения и состава, а также и от характера деформации.
На сегодняшний день в проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники диэлектриков и полупроводников (ПНИЛ ЭДиП) Томского политехнического университета (ТПУ) идут разработки метода мониторинга изменений напряженно-деформированного состояния массивов горных пород и прогноза удароопасности, основанные на явлении механоэлектрических преобразований энергии [4,5]. Как было уже написано выше, горная порода в массиве для исследований является довольно сложным объектом, так как сами горные породы, слагающие массив, имеют свои физические свойства. Во время отработки месторождений возникают изменения механических напряжений, которые сопровождаются различными динамическими проявлениями. В этом состоянии в массиве активно происходят механоэлектрические преобразования. И тут главное, зная характеристики электромагнитной эмиссии или параметры электромагнитных сигналов, найти основные признаки готовящегося динамического проявления. Поэтому, важно знать ключевые закономерности механоэлектрических преобразований в различных ситуациях. Один из механизмов формирования электромагнитных сигналов представляет собой отклик на внешнее акустическое возбуждение, которое появляется в процессе локальной динамической перестройки структуры горных пород. В связи с этим, одним из возможных способов разработки методов мониторинга геодинамических событий и контроля за процессом разрушения является моделирование в лабораторных и натурных условиях. Это позволит найти зависимость между параметрами механоэлектрических преобразований и объекта исследования.

Купить