Determination of the moduli of elasticity of rocks. Comparison of the ultrasonic velocity and mechanical resonance frequency methods with direct static methods

Abstract

In the present investigation, dynamic methods for the determination of moduli of elasticity were compared with direct static methods. The dynamic moduli of rocks, such as Young's modulus (E) and Poisson's ratio (v) were determined, using both mechanical resonance frequency and classic P and S wave ultrasonic velocity techniques. For this purpose rock samples from different areas of France, covering a wide range of velocity values, were used. The mechanical resonance frequencies were investigated using a Grindo-Sonic machine while the P and S wave ultrasonic velocities were measured using a Pundit ultrasonic machine, connected to an oscilloscope. The static moduli were determined using deformation gauges. Statistical interpretation of the test results indicated significant correlation between these dynamic and static methods. Accordingly, the above non-destructive dynamic methods are suitable for the determination of static moduli of elasticity.

Resume

Dans la présente étude, les méthodes de détermination du module d'élasticité dynamique sont comparées aux méthodes de calcul statique direct. Les modules d'élasticité dynamique des roches tels que le module de Young (E) et le coefficient de Poisson sont déterminés en utilisant à la fois une méthode de résonance en fréquence et la méthode classique de mesure de la vitesse des ondes P et S. Pour cette recherche, différentes roches de France, couvrant un large éventail de vitesses des ondes, ont été choisies, la méthode de résonance en fréquence a été établie en utilisant un appareil Grindo-Sonic, tandis que pour la mesure des ondes P et S, nous avons utilisé un Pundit et les lectures ont été effectuées sur un oscilloscope. Le module d'élasticité statique a été déterminé en utilisant des jauges de contrainte. L'interprétation statistique des essais fournit une bonne corrélation entre les méthodes dynamiques et statiques utilisées. En accord avec nos recherches, le module d'élasticité statique peut être déterminé avec une bonne approximation en utilisant des méthodes dynamiques non destructives.