СВЯЗЬ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ С ПРОВОДИМОСТЬЮ СЛАБОЗАСОЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ ПЕСКА
СВЯЗЬ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ С ПРОВОДИМОСТЬЮ СЛАБОЗАСОЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ ПЕСКА
DOI
10.33286/2075-8693-2020-46-85-94.
Авторы
Бобров Павел Петрович, д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий научно-исследовательской лабораторией диэлькометрии и петрофизики ОмГПУ. E-mail: bobrov@omgpu.ru.
Беляева Татьяна Алексеевна, канд. физ.-мат. наук, доцент, доцент кафедры физики и методики обучения физике ОмГПУ. E-mail: tabel.omgpu@mail.ru.Крошка Елена Сергеевна, научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории диэлькометрии и петрофизики ОмГПУ. E-mail: smallermoon@mail.ru.
Родионова Ольга Васильевна, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории диэлькометрии и петрофизики ОмГПУ. E-mail: olga_vk07@list.ru.
Ключевые слова
диэлектрическая проницаемость, удельная электрическая проводимость, засоленные пески, процессы диэлектрической релаксации.
Аннотация
Приведены результаты экспериментальных измерений комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) песка и порошков кварцевых гранул, насыщаемых солевым раствором с проводимостью от 0 до 0,77 См/м. Измерения проводились в диапазоне частот от 1 кГц до 5 ГГц. Показано, что в диапазоне частот от 10 кГц до 100 МГц диэлектрические характеристики можно моделировать тремя релаксационными процессами. Параметры этих процессов описываются формулами Дебая и Коула-Коула. Для двух низкочастотных процессов найдены регрессионные уравнения, связывающие параметры процессов с удельной проводимостью образцов на частоте 5 кГц. С использованием полученных уравнений и результатов измерения КДП на частоте 1 ГГц получены расчетные спектры КДП образцов крупного песка. Средние значения отклонения расчетных данных от экспериментальных составили от 10 до 30 %.
Литература
1. Curtis J. О., Weiss С. A., Everett J. В. Effect of soil composition on dielectric properties. U.S. Army Corp. of Eng., Waterways Experim. St., 3909 Halls Ferry Road Vicksburg, MS 39180-6199, Tech. Rep. EL-95-34. 1995.
2. Mironov V. L., Savin I. V. A temperature-dependent multi-relaxation spectroscopic dielectric model for thawed and frozen organic soil at 0.05–15 GHz // Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 2015. Vol. 83–84. P. 57–64.
3. Tarasov A., Titov K. Relaxation time distribution from time domain induced polarization measurements // Geophys. J. Int. 2007. Vol. 170. P. 31–43.
4. Revil A. Skold M. Salinity dependence of spectral induced polarization in sands and sandstones // Geophys. J. Int. 2011. Vol. 187. P. 813–824.
5. Arcone S.A., Grant S.A., Boitnott G.E. Maxwell-Wagner relaxation in two desert soils at medium and high water contents: Interpretation from modeling of time domain reflectometry data // IEEE J. Sel. Topics Appl. Earth Observ. Remote Sens. 2016. Vol. 9, no. 1. P. 201–211.
6. Leroy P., Revil A., Kemna A., Cosenza P., Ghorbani A. Complex conductivity of watersaturated packs of glass beads // Journal of Colloid and Interface Science. 2008. Vol. 321, no. 1. P. 103–117.
7. Lesmes, D. P., Morgan F. D. Dielectric spectroscopy of sedimentary rocks // Journal of Geophysical Research. 2001. Vol. 106. P. 13329–13346.
8. Ященко А. С. Кривальцевич С. В, Беляева Т. А. Анализ данных о диэлектрической проницаемости почв и их влияние на результат расчета ослабления земной волны // Техника радиосвязи. 2020. Выпуск 2 (45). С. 48–53.
9. Bobrov P. P., Lapina A. S., Repin A. V. Effect of the Rock/Water/Air Interaction on the Complex Dielectric Permittivity and Electromagnetic Waves Attenuation in Water-saturated Sandstones // Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS) Proceedings. Prague, July 6-9. 2015. P. 1877–1879.
10. Бобров П. П., Красноухова В. Н., Крошка Е. С., Лапина А. С. Моделирование процессов диэлектрической релаксации во влажных песчаных породах // Известия высших учебных заведений. Физика. 2017. Т. 60, № 4, С. 135–140.
7. Lesmes, D. P., Morgan F. D. Dielectric spectroscopy of sedimentary rocks // Journal of Geophysical Research. 2001. Vol. 106. P. 13329–13346.
8. Ященко А. С. Кривальцевич С. В, Беляева Т. А. Анализ данных о диэлектрической проницаемости почв и их влияние на результат расчета ослабления земной волны // Техника радиосвязи. 2020. Выпуск 2 (45). С. 48–53.
9. Bobrov P. P., Lapina A. S., Repin A. V. Effect of the Rock/Water/Air Interaction on the Complex Dielectric Permittivity and Electromagnetic Waves Attenuation in Water-saturated Sandstones // Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS) Proceedings. Prague, July 6-9. 2015. P. 1877–1879.
11. Bobrov P. P., Belyaeva T. A, Kroshka E. S. Combined dielectric model. of sandy soils in the frequency range from 10 kHz to 8 GHz // Journal of Applied Geophysics. 2018. Vol. 159. P. 616–620.
12. Bobrov P. P., Repin A. V., Rodionova O. V. Wideband Frequency Domain Method of Soil Dielectric Properties Measurements // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2015. Vol. 53, no. 5. P. 2366–2372.
Для цитирования
Бобров П. П., Беляева Т. А., Крошка Е. С., Родионова О. В. Связь низкочастотной диэлектрической проницаемости с проводимостью слабозасоленных образцов песка // Техника радиосвязи. 2020. Выпуск 3 (46). С. 85–94. DOI: 10.33286/2075-8693-2020-46-85-94.