Estudio de la emisión acústica de la fractura de rocas basálticas en ensayo de compresión uniaxial

Autores/as

  • Alejandra Vesga-Ramírez Comisión Nacional de Energía Atómica, Universidad Tecnológica Nacional, Argentina
  • Dino Filipussi Comisión Nacional de Energía Atómica, Universidad Nacional de San Martín, Argentina
  • Emilio Camilión YPF-Tecnología, Argentina
  • Martín Gómez Comisión Nacional de Energía Atómica, Universidad Tecnológica Nacional, Argentina

Palabras clave:

basalto, volcán Peteroa, fractura tipo tensil, fractura tipo corte, emición acústica

Resumen

La emisión acústica (EA) es un fenómeno útil para estudiar materiales estructurales bajo condiciones de carga variables. A partir de vincular el comportamiento mecánico y algunos parámetros de la EA se puede obtener información sobre los procesos de nucleación y crecimiento de fisuras. En el monitoreo de estructuras volcánicas es de interés el estudio de las ondas elásticas generadas por la fractura de rocas. En este trabajo se realizaron ensayos de compresión uniaxial hasta la rotura en rocas basálticas extraı́das del volcán Peteroa de Argentina y se registró la EA generada con el objetivo de comprender los mecanismos de fractura y obtener parámetros indicadores que permitan interpretar la dinámica de las fallas en rocas, en muchos casos por compresión. La carga, controlada por desplazamiento, fue aplicada por etapas de aumento lineal y otras de carga constante en función del tiempo. La amplitud y también los hits, las cuentas y la energı́a acumulada fueron los parámetros más representativos para evaluar el avance del daño en la roca. El modo de fractura predominante durante cada etapa de carga se midió mediante un método gráfico que vincula la FM y el valor RA. En las etapas iniciales de carga el modo predominante de fractura fue el ténsil, mientras que en la última etapa aumentó la cantidad de señales provenientes de fracturas de tipo corte. También se calculó el valor b-value, el cual fue disminuyendo mientras el daño y la energı́a de la EA aumentaban. Los resultados obtenidos permiten una  caracterización a tiempo real del avance del daño de la roca.

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Citas

Calabrese, L. & Proverbio, E. (2020). A review on the applications of acoustic emission technique in the study of stress corrosion cracking. Corrosion and Materials Degradation, 2(1), 1–30.

Cao, K., Xu, Y., Khan, N. M., Li, X., Cui, R., Hussain, S., & Alarifi, S. S. (2023). A comprehensive model for evaluating infrared radiation and acoustic emission characteristics of sandstone fracture. Engineering Fracture Mechanics, 283, 109217.

Carrasco, A., Méndez, F., Leaman, F., & Molina Vicuña, C. (2021). Short review of the use of acoustic emissions for detection and monitoring of cracks. Acoustics Australia, 49, 273–280.

Casals, B., Dahmen, K. A., Gou, B., Rooke, S., & Salje, E. K. (2021). The duration-energy-size enigma for acoustic emission. Scientific Reports, 11(1), 5590.

Colombo, I. S., Main, I. G., & Forde, M. C. (2003). Assessing damage of reinforced concrete beam using “b-value” analysis of acoustic emission signals. Journal of Materials in Civil Engineering, 15(3), 280–286.

Dong, L., Chen, Y., Sun, D., Zhang, Y., & Deng, S. (2023). Implications for identification of principal stress directions from acoustic emission characteristics of granite under biaxial compression experiments. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 15(4), 852–863.

Filipussi, D. A. (2018). Caracterización de daño por “b-value” de eventos de emisión acústica en ensayos de rotura de roca andesita. Matéria (Rio de Janeiro), 23, e12068.

Li, S., Yang, D., Huang, Z., Gu, Q., & Zhao, K. (2022). Acoustic emission characteristics and failure mode analysis of rock failure under complex stress state. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 122, 103666.

Liu, X. L., Liu, Z., Li, X. B., & Han, M. S. (2019). Acoustic emission b-values of limestone under uniaxial compression and brazilian splitting loads. Rock and Soil Mechanics, 40(S1), 267–274.

Niu, Y., Hu, Y. J., & Wang, J. G. (2023). Cracking characteristics and damage assessment of filled rocks using acoustic emission technology. International Journal of Geomechanics, 23(4), 04023013.

Niu, Y., Zhou, X. P., & Berto, F. (2020). Evaluation of fracture mode classification in flawed red sandstone under uniaxial compression. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 107, 102528.

Ono, K. (2011). Acoustic emission in materials research-a review. Journal of Acoustic Emission, 29.

Rao, M. V. M. S. & Lakshmi, K. J. (2006). Amplitude distribution analysis of acoustic emissions and investigation of the development of brittle fracture in rock. Unpublished.

Rodrı́guez, P. & Celestino, T. B. (2019). Application of acoustic emission monitoring and signal analysis to the qualitative and quantitative characterization of the fracturing process in rocks. Engineering Fracture Mechanics, 210, 54–69.

Shi, X., Xu, H., Che, M., Xiao, C., Ni, H., & Gao, Q. (2023). Investigations of fracture behavior and pore structure change in pulse fracturing for cement block. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 166, 105366.

Wang, Q., Chen, J., Guo, J., Luo, Y., Wang, H., & Liu, Q. (2019). Acoustic emission characteristics and energy mechanism in karst limestone failure under uniaxial and triaxial compression. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 78, 1427–1442.

Wieser, C., Käsling, H., Raith, M., Richter, R., Moser, D., Gemander, F., & Thuro, K. (2015). Acoustic emission technique to detect micro cracking during uniaxial compression of brittle rocks. Engineering Geology for Society and Territory-Volume 6: Applied Geology for Major Engineering Projects, 465–468. Springer International Publishing.

Wu, S., Qin, G., & Cao, J. (2022). Deformation, failure, and acoustic emission characteristics under different lithological confining pressures. Materials, 15(12), 4257.

Xie, Y., Hou, M. Z., & Li, C. (2023). Anisotropic characteristics of acoustic emission and the corresponding multifractal spectrum during progressive failure of shale under cyclic loading. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 165, 105364.

Zhang, Z., Liu, X., Zhang, Y., Qin, X., & Khan, M. (2021). Comparative study on fracture characteristics of coal and rock samples based on acoustic emission technology. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 111, 102851.

Zhao, S., Chao, Q., Yang, L., Qin, K., & Zuo, J. (2022). A review on application of acoustic emission in coal—analysis based on citespace knowledge network. Processes, 10(11), 2397.

Publicado

2024-12-09

Cómo citar

Vesga-Ramírez, A., Filipussi, D., Camilión, E., & Gómez, M. (2024). Estudio de la emisión acústica de la fractura de rocas basálticas en ensayo de compresión uniaxial. Geoacta, 45(1), 38–52. Recuperado a partir de https://revistas.unlp.edu.ar/geoacta/article/view/17132

Número

Sección

Artículos científicos