СОДЕРЖАНИЕ
2
ВВЕДЕНИЕ...........................................^
Глава 1............................................
СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕЛИ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД НА РАЗЛИЧНЫХ МАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ
Предпосылки к проведению работы...............................^2.
1.1. Физическая кинетика.......... ...........................У 4
1.1.1 .Закон сохранения массы и поток событий.................1 /
1.1.2. Уравнения Смолуховского и Фоккера-Планка...............
1.2. Структурные условия деформирования и разрушения
22
горных пород..............................................
1.3. Кумулятивные процессы и вероятностные модели накопления
24
повреждении...............................................ГГ~
1.3.1. Переход от микро к макроразрушению (мезомеханика).
О
Марковские процессы..........................................
1.3.2. Иерархические и фрактатьные свойства неупорядоченных систем........................................................ гт-
1.3.2.1. Фрактапы...............................................2.2
1.3.3. Природа временных иерархий, определяющих релаксацию в
22
неупорядоченных системах..................................... —
1.4. Кинетическая концепция прочности твердых тел.
1.4.1. Кинетика трещинообразования при деформировании горных
ЯЯ
пород.....................................................
1.4.2. Концентрационный критерий укрупнения трещин..............3 9
1.5. Модели подготовки землетрясений...........................40
1.6. Постановка проблемы........................................4 т~
Глава 2.......................................................... ^
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ КИНЕТИКИ РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД. ДИНАМИКА И СКЕЙЛИНГ
2.1. Кинетический подход и роль лабораторных экспериментов в изучении механизма релаксации горных пород.......................50
2.1.1. Кинетическое описание процессов релаксации.................5
2.2. Техника лабораторных экспериментов на гидравлическом
прессе.................................................... 4-0
2.3. Эксперименты по изучению кинетики релаксации горной породы под нагрузкой.........................................72
2.3.1. Лабораторные эксперименты при постоянной скорости нагружения................................................^
2.3.2. Лабораторные эксперименты по циклическому
нагружению образцов горных пород на прессе.................85"
2.3.3. Кинетический эксперимент на двуслойной модели.............^4
2.4. Тонкая и сверхтонкая структура кинетических кривых разрушения горных пород и самоподобие процесса
релаксации горных пород под нагрузкой.......................4ОО
2.4.1. Скейлинг, обусловленный тектоникой и геодинамикой *...4 О 4
где Яя - параметр распределения, Оп - соответствующая его фаза (статистический вес), а 'Г некоторое отображение.
Это значит, что уравнение (1-4) можно рассматривать как некоторую цепь марковского типа с временем Т одного шага (Г -характерный интервал времени действия отображения). Если в К-системе происходит перемешивание, то быстро устанавливается некоторое равновесное распределение по фазам, которое позволяет вычислят!» все средние значения. Характерным временем этих процессов является время перемешивания тс.
Поскольку возмущения малы, то изменение действия за один шаг отображения Т является малой величиной. Изменение величины Я является достаточно медленным процессом и происходит в результате накопления большого числа малых изменений:
01п=1п,,-1„ (1-5)
При этом, если то - характерное время изменения действия Я, то это же время будет определять изменение функции распределения Е(Я,(). В К-системах наблюдается следующее временное соотношение:
тс«Г«то (1-6)
Исходя из него при кинетическом рассмотрении всегда можно выбрать шаг отображения Т в качестве естественного интервала усреднения.
1.2. Структурные условия деформирования и разрушения горных пород
После краткого рассмотрения кинетико-временных аспектов проблемы обратимся к рассмотрению пространственно-структурных особенностей геологической среды, в которой реализуются процессы релаксации.
Горные породы составляют большую группу твердых тел, слагающих земную кору, которые имеют, как правило, кристаллическое строение и делятся на моно- и полиминеральные. Они являются агрегатами, состоящими из различных минералов, а также блоков других пород. Каждый тип горной породы имеет относительно постоянный минералогический и химический состав. Строение пород определяется размерами, формой, взаимным расположением и способом соединения слагающих их минеральных частиц, то есть их структурой и текстурой [7].
Неоднородность горных пород, и связанная с этим необходимость учета их влияния на механические свойства, отмечаются всеми авторами [7-11]. Неоднородности более высокого порядка относятся к массивам, сложенным различными породами и содержащими развитую систему естественной трещиноватости геологического и тектонического происхождения. Поэтому массивы имеют выраженное блочное строение. Размеры блоков определяются расстояниями между соседними поверхностями неоднородностей строения. Инженерно-геологические классификации выделяют следующие классы структурных неоднородностей, зависящие от размеров блоков [7,10,12].
К неоднородностям нулевого порядка относятся крупные
- Київ+380960830922