Акустическая эмиссия как индикатор временных и пространственных нарушений сплошности в ледниках В.П. Епифанов*, А.Ф. Глазовский**, Н.И. Осокин** *Институт проблем механики имени А.Ю.Ишлинского РАН **Институт географии РАН г. Сочи 8 – 11 октября 2012 конференция «Комплексные и междисциплинарные исследования полярных районов»

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ТУЮКСУ и МОЛОДЕЖНЫЙ

Задачи 1. Записать собственные акустические колебания в ледниках. 2. Идентифицировать сигналы АЭ с источником излучения акустических волн. 3. Оценить возможность практического использования полученных результатов. В итоге: наметить пути исследования механизмов движения льда в ледниках с помощью деформационной акустической эмиссии (АЭ).

Топография ледника Туюксу 1902 (13,5 см/сутки); с 1957 г. регулярные исследования

Испытание льда на одноосный сдвиг

Сложный сдвиг

Методика экспериментальных исследований Устройство для испытаний Ледяная корка

Влияние температуры 1000/Т* = 3,84 (258,15 К = ) MgO[(OH) 8 Si 4 O 10

Необходимое напряжение для плавления льда при температуре L = 64,79 ккал/кг, ; Т= 258,15 К МПа

Влияние соотношения сдвиговых и нормальных напряжений Деформационные кривые при сложном сдвиге цилиндрических образцов; 1 - "чистый сдвиг", 2 – сложный сдвиг. 0,47 МПа ->0,25 МПа М=0,25 Нм

ПАТЕНТ

Собственные акустические колебания в леднике Туюксу

Поверхностная скорость на леднике Туюксу в 2012 г.

Собственные акустические колебания в леднике Молодежный

Движение льда в леднике порождает в нем акустические колебания (диффузное акустическое поле) частота время

Физическое моделирование удара на леднике Молодежный

2,5 кГц 1 кГц

Физическое моделирование разрыва адгезионного соединения льда с ложем

Кинетика разрушения адгезионного контакта с ложем

Заключение П роведены комплексные исследования на ледниках Северного Тянь-Шаня, Центральном Туюксу и Молодежном, включающие амплитудно-частотный анализ собственных акустических колебаний в диапазоне частот от 15 Гц до Гц, определение структуры, механических и прочностных характеристик ледникового льда и измерения поверхностной скорости. Идентифицированы сигналы АЭ источнику излучения акустических волн. Оценена возможность практического использования полученных результатов и намечены пути исследования механизмов движения льда в ледниках с помощью деформационной акустической эмиссии (АЭ). Наиболее важный результат – обнаружение периодического уменьшения частоты заполнения сигналов АЭ в среднем диапазоне частот. Аналогичное смещение сигналов АЭ по оси частот в сторону низкочастотного диапазона было получено при испытании образцов пресноводного льда и обусловлено накоплением повреждений и расширением масштаба разрушения [7].

Литература 1.Епифанов В.П., Глазовский А.Ф. Акустические характеристики как индикатор особенностей движения льда в ледниках // Криосфера Земли, 2011, т. XIV, 4, с Гольдштейн Р.В., Епифанов В.П. К измерению адгезии льда к другим материалам// Вестник Пермского государственного технического Университета, 2011, 2, с.. 3. Епифанов В.П., Саватюгин Л.М. Акустические исследования абляционного слоя ледника на примере ледника Альдегонда (ШПИЦБЕРГЕН) // Проблемы Арктики и Антарктики, 4 (90), 2011, Макаревич К.Г., Вилесов Е.Н. и др. Ледники Туюксу (Северный Тянь-Шань). Л., Гидрометеоиздат, 1984, 172 с. 5.Макаревич К.Г. И др. Оледенение Заилийского Алатау Москва, «Наука». 288 с. 6.Патент на изобретение Способ удаления снега и/или льда с проводов линий электропередач и устройство для его осуществления 27 августа 2012 г. Авторы: Гольдштейн Р.В., Епифанов В.П. (RU) 7.Епифанов В.П. Разрушение поликристаллического льда // ДАН, 1982, т. 267, 6, с

Авторы благодарны сотрудникам ИГ Казахстана Игорю Васильевичу Северскому Николаю Евгеньевичу Касаткину Юрию Александровичу Реброву за помощь в проведении полевых измерений. Работа выполнена при поддержке РФФИ, гранты _а, _а.

Спасибо за внимание!

Собственные акустические колебания в ледниках Запись собственных «шумов» ледника выполняли с помощью ультразвукового импульсно-фазового метода. Измерительная акустическая линия состояла из акустического пьезопреобразователя типа KD или B10 [Способ…, 1990], предусилителя типа CEFC (model SB1140), акустической платы, ноутбука, соединительных электрических кабелей и ледобура, на котором был закреплен датчик. Первичная обработка осуществлялась с помощью программы SpektrLab.

Измерительная акустическая линия 1 - волновод, 2 - акустический датчик, 3 - предусилитель, 4 - акустическая плата компьютера, 5 - анализатор спектра, 6 - монитор. SPECTRLAB

Микроструктура льда на границе адгезионного контакта и в объеме 1 2 -Ориентация кристаллитов в направлении сдвига; -Округлая форма окатышей -(диаметр 0,3 мм);