Николаев А.В. «Геологические и физические основы геоакустики» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 2-6 (2014)

Освещены лишь некоторые проблемы геоакустики, касающиеся геологических и физических процессов и явлений. Целью было показать новые воззрения и подходы к известным проблемам, которые до сих пор широко не обсуждались, а также выйти за пределы существующих представлений о природе вещей.

Николаев А.В. «Геоакустика: связь Земли и космоса» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 7-8 (2014)

Влияние Солнца и Луны на земные процессы сейчас не вызывают сомнений: Солнце держит Земли на своей орбите, посылает Земле тепло, свет, интенсивное электромагнитное излучение. Луна движется по своей орбите вокруг Земли, испытывает ее гравитационное влияние и оказывает свое гравитационное влияние на Землю. Движения Солнца и Луны подчиняются законам небесной механики, хорошо изучены и постоянно контролируются. Результатом гравитационного влияния на Землю Солнца и Луны является земной прилив, периодические деформационные колебания, Эти движения осложнены рядом обстоятельств, выраженных в дополнительных колебаний земной оси, они постоянно наблюдаются с Земли и уточняются. Приливные деформации сопровождаются сейсмической активностью микросейсмической и акустической эмиссией. Эмиссионная активность в целом соответствует нашим общим физическим представлениям о связи процессов релаксации с изменяющимися полями напряжений в оболочках, их изучение не вызывает сомнений в справедливости существующих представлений о физических и механических процессах, управляющих наблюдаемыми явлениями. Вместе с тем наблюдаются эффекты, противоречащие сложившимся представлениям «нормальной науки», далеко выходящие за ее пределы.

Чеботарева И.Я. «Мониторинг слабых эндогенных эмиссионных источников в присутствии интенсивных техногенных помех» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 9-12 (2014)

Ранее были разработаны и успешно опробованы для исследований на эксплуатируемых нефтяных месторождениях алгоритмы эмиссионной сейсмической томографии. Интенсивные источники техногенного излучения создают экранирующий эффект, препятствующий мониторингу слабых эндогенных источников, связанных с процессом массопереноса флюида и реакцией среды на изменение напряженно-деформированного состояния. Специальные методы пространственной фильтрации позволяют снимать экранирующий эффект техногенных помех и визуализировать слабые эндогенные источники, что демонстрируют результаты численного моделирования и пример с подавлением сигнала от шумящей скважины. Методы пространственной фильтрации в силу своих особенностей чувствительны к плотности системы наблюдений и при неблагоприятных условиях могут потерять работоспособность. С подобной ситуацией мы столкнулись при проведении работ на геофизическом полигоне, который расположен на удалении от явных источников помех, но в регионе с интенсивной индустриальной деятельностью. Сигналы даже от удаленных техногенных источников создавали экранирующий эффект в виде ярких артефактов на изображениях среды под территорией полигона. В частности, при некоторых азимутах на источник помех четко просматривалось изображение оврага на поверхности как результат рассеяния техногенного излучения. С помощью численного моделирования показано, как можно для исправления ситуации модернизировать уже существующую на геодинамическом полигоне систему наблюдений. Оказалось, что небольшое увеличение числа точек регистрации при правильной расстановке способно полностью восстанавливать работоспособность фильтрационных алгоритмов.

Марапулец Ю.В., Ларионов И.А., Мищенко М.А., Щербина А.О., Солодчук А.А., Шевцов Б.М. «Отклик высокочастотной геоакустической эмиссии на активизацию пластических процессов в сейсмоактивном регионе» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 13-19 (2014)

Излагаются результаты исследований геоакустической эмиссии, которые, начиная с 1999 г. проводятся в сейсмоактивном регионе на полуострове Камчатка. Особенностью экспериментов является использование для регистрации эмиссии широкополосных пьезокерамических гидрофонов, установленных в воде у дна природных и искусственных водоемов. Применение приемников такого типа позволило, по сравнению со стандартными геофонами, расширить частотный диапазон регистрации до 0.1–11000 Гц. В ходе исследований выявлена связь между активизацией деформационных процессов в приповерхностных осадочных породах и высокочастотными аномалиями в геоакустических сигналах. Наиболее ярко она проявляется на заключительной стадии подготовки землетрясений.

Шулейкин В.Н. «Шумы Земли и атмосферное электричество» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 20-25 (2014)

В ходе комплексных наблюдений акустических шумов в диапазоне 1–10 кГц и атмосферного электрического поля – АЭП Камчатские исследователи зафиксировали спад поля со сменой знака после увеличения уровня шумов на порядки. По мере удаления от источника техногенных сейсмических шумов – маневровые железнодорожные пути, – наблюдался уверенный рост АЭП на величину ∼200 В/м. У железной дороги колебания ощущались «ногами», т.е. имели амплитуду до десятых долей миллиметра. При регистрации полярных проводимостей почвенного воздуха над линией метро с глубиной заложения ∼30 м наблюдался рост сигнала на 30–40% от фонового уровня при прохождении поезда. Анализ результатов режимных наблюдений глобальных океанических микросейсм Северной Атлантики периодов 4–9 с и АЭП показал наличие связей между рассматриваемыми параметрами в периоды микросейсмических бурь, когда амплитуда микроколебаний возрастала на порядок. При наблюдениях полярных проводимостей воздуха отношение контролируемых параметров выше и ниже работающего контрафорса, установленного у торца аварийного здания, составляет порядок. Полученные результаты позволяет утверждать, что микроколебания Земли в диапазоне от 10 кГц до десятых долей Гц неизбежно приводят к интенсификации воздухообмена почва-атмосфера; с уменьшением частоты колебаний эффективность воздействия растет, достигая своего максимума при деформациях. На территории газохранилища проложено два профиля сейсмических и атмосферно-электрических наблюдений. Частотный диапазон используемых сейсмоприемников делился на несколько поддиапазонов 10–20, 20–40, 40–80, 80–160, 160–320 Гц. Максимальные коэффициенты корреляции АЭП и сейсмических шумов были получены в поддиапазонах 40–80 и 80–160 Гц.

Преснов Д.А., Разин А.В., Собисевич А.Л., Шуруп А.С. «Влияние неоднородых структур нижних слоев атмосферы на условия трансформации сейсмоакустических полей» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 26-33 (2014)

Решена задача о возбуждении сейсмоакустических волн в системе однородное изотропное упругое полупространство–однородный газообразный слой–однородное газообразное полупространство при действии на поверхность упругой среды перпендикулярного к ней точечного гармонического силового источника. Данная система моделирует Землю, приземный слой воздуха с резким контрастом температуры и более высокие слои атмосферы. Получены выражения для волновых полей в виде интегралов Фурье–Бесселя. Основное внимание уделено исследованию акустических волн в газообразном полупространстве. Получено приближенное выражение для поля акустической волны в газообразном полупространстве, справедливое на больших по сравнению с длиной волны расстояниях от источника. Рассмотрен случай, когда скорость звука в слое больше скорости звука в газообразном полупространстве (при этом имеет место антиволноводное распространение акустических волн), а также случай низкоскоростного слоя, когда возникает приповерхностный рефракционный волновод. Получены интегральные выражения для средних за период волны мощностей излучения акустической волны в трех разных областях газообразного полупространства. Выполнен численный анализ мощностей излучения акустических волн в случаях высокоскоростного и низкоскоростного приземных слоев. Приведены результаты обработки данных натурных экспериментов по регистрации акустических и сейсмических сигналов при проведении промышленных взрывов в карьере Лебединского горно-обогатительного комбината.

Куткин Я.О., Вознесенский А.С., Красилов М.Н., Тавостин М.Н., Осипов Ю.В. «О взаимосвязи акустических и механических свойств горных пород» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 34-40 (2014)

Рассмотрены эмпирические взаимозависимости кинематических и динамических акустических характеристик горных пород различных генотипов с их деформационными и прочностными свойствами. Ввиду малого количества исследований связей акустической добротности и прочностных свойств горных пород им уделено особое внимание. На конкретных примерах показано, что меньшие значения акустической добротности соответствуют меньшим значениям предела прочности горных пород, т.е. они связаны друг с другом. Указанные зависимости могут быть использованы для оценки остаточной прочности горных пород и ресурса подземных сооружений.

Авербах В.С., Бредихин В.В., Лебедев А.В., Манаков С.А. «Нелинейная акустическая спектроскопия карбонатной горной породы» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 41-46 (2014)

Представлены результаты комплексного экспериментального исследования поведения карбонатной горной породы при конечной амплитуде динамического воздействия. Измерения проводились методом резонансной акустической спектроскопии. Анализировались продольная и крутильная моды колебаний образца, имеющего форму параллелепипеда. Представлены следующие экспериментальные данные. Во-первых, зависимость резонансных частот и коэффициентов потерь от амплитуды деформации. Во-вторых, процесс релаксации после длительного воздействия силой конечной амплитуды. Измерения проводились при трех степенях насыщения образца водой: ∼0% (сухой), ∼1% (в равновесии с окружающей средой), ∼100% (полностью насыщенный жидкостью). Наблюдался неизвестный ранее скачкообразный переход от «классической» к «гистерезисной» нелинейности при увеличении амплитуды деформации. Насыщенность оказывала существенное влияние на величину деформации, при которой наблюдалось указанное изменение режима колебаний, а также на другие нелинейные характеристики.

Лебедев А.В., Островский Л.А. «Модель гистерезиса и медленной релаксации в структурно-неоднородных материалах» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 47-51 (2014)

Предложена модель, связывающая акустическую нелинейность и гистерезис зависимости напряжения от деформации с медленной релаксацией в структурно-неоднородных средах. Модель основана на анализе контакта зерен и потенциала поверхностных сил с барьером. В результате оказывается возможным описать классическую акустическую нелинейность, упругий гистерезис и логарифмический закон релаксации скорости звука. Переход к режиму деформации с гистерезисом имеет порог по амплитуде деформации, та же характерная величина деформации отвечает появлению релаксации с логарифмической временной зависимостью. Оценки характерного пространственного размера, связанного с релаксацией, дают близкие величины для разнообразных материалов, а размер сопоставим с пространственным масштабом, характерным для сил Ван-дер-Ваальса. Наблюдается тенденция увеличения указанного размера с ростом химической и/или структурной неоднородности. Предложенная физическая модель позволяет интерпретировать имеющиеся экспериментальные данные и открывает возможности для развития перспективных методов диагностики структурно-неоднородных сред.

Коньков А.И., Лебедев А.В., Манаков С.А. «Дистанционная диагностика состояния грунтов с использованием информации о поверхностной волне Рэлея» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 52-58 (2014)

Для решения многочисленных прикладных задач инженерной геофизики широко используется метод спектрального анализа поверхностных волн («Spectral Analysis of Surface Waves» или SASW). Для определения зависимости скорости сдвиговой волны от глубины метод использует дисперсионную зависимость скорости поверхностной волны Рэлея, определяемой по измерениям частотной зависимости фазы вертикальной проекции смещения. При этом отношение скоростей объемных волн или коэффициент Пуассона среды предполагается априори известным. Авторским коллективом метод SASW был расширен за счет включения в рассмотрение дисперсии поляризации в волне Рэлея наряду с анализом дисперсионной характеристики. В результате решения обратной задачи оказывается возможным восстановить зависимость от глубины обеих объемных скоростей, а решение не зависит от априорных соображений. Используя предложенный расширенный метод SASW, была проведена количественная оценка изменений характеристик волны Рэлея при искусственном насыщении жидкостью, когда на контрольную область известных размеров в течение двух дней выливались известные объемы воды. В результате оказалось возможным осуществить мониторинг состояния грунта и его насыщенности по глубине, определить характер фильтрации жидкости.

Авилов К.В., Глазов Ю.Е., Косарев О.И. «Эффективное вычисление поля P-SV-волн в двумернонеоднородной среде методом псевдодифференциальных параболических уравнений» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 59-64 (2014)

Предложен эффективный волновой алгоритм вычисления сейсмоакустических полей. По своему физическому смыслу алгоритм аналогичен операторному псевдододиференциальному параболическому уравнению. Он сформулирован в терминах напряжений и скоростей, вследствие чего допускает эффективную численную реализацию для сред с произвольной зависимостью их свойств от глубины и горизонтальной координаты, включая разрывы первого рода.

Заславский Ю.М. «К оценке сигналов при глубинном сейсмическом зондировании» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 65-70 (2014)

Представлен теоретический анализ сейсмического поля, генерируемого центром всестороннего давления, расположенным под границей однородного упругого полупространства. Источник действует в импульсном режиме. С учетом диссипации в среде построены графики спада уровня отклика по объемной продольной волне при удалении вглубь от источника. По результатам расчета волновых сигналов показан характер нарастания предельно достижимой дальности сейсмического зондирования земных недр с ростом энергии источника.

Горбацевич Ф.Ф., Ковалевский М.В., Тришина О.М. «Акустополяризационный метод применительно к определению упруго-анизотропных свойств керна сверхглубоких скважин» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 71-78 (2014)

Главным результатом исследований является широкое распространение новых явлений: линейной акустической анизотропии поглощения и деполяризации сдвиговых волн в кристаллических породах. Эти явления проявляются повсеместно в метаморфических породах. В целом, сравнение очертаний акустополяриграмм разных типов пород, показывает, что их форма не позволяет отличить биотитовые гнейсы от сланцев и амфиболитов. Таким образом, упруго-анизотропный облик этих пород определяется не вещественным составом, а конкретными палеогеодинамическими условиями формирования при метаморфических и иных процессах.