Menu

Лабораторные эксперименты

Как известно, пластическая деформация различных материалов происходит скачкообразно и эти «скачки» могут быть обусловлены также внешними весьма слабыми вибрациями. Поэтому считали, что воздействуя искусственными вибрациями на область подготовки землетрясений, можно будет в определенной степени вызывать разрядку накопленных упругих напряжений, инициировав большое число слабых землетрясений [Садовский и др., 1981]. Эти идеи в целом не претерпели изменений до настоящего времени. Однако последующие эксперименты показали, что те же эффекты в лабораторных условиях достигаются при электромагнитном (электрическом) воздействии на образцы. Кроме того, было показано, что реакция образцов не всегда укладывалась в рамки моделей, отражающих чисто механический эффект слабых воздействий.

Основные результаты лабораторных исследований изложены в следующих работах [Садовский и др., 1981; Богомолов и др., 2001, 2002; Аладьев и др., 2003; Соболев и Пономарев, 2003; Ильичев и др., 2003; Закупин и др., 2003].

Образцы различных материалов, включая горные, нагружали до уровня а ~ 0,9асс — предельное напряжение нагрузки). Контролировались деформация и акустическая эмиссия (АЭ) при действии весьма слабых внешних полей (удары падающих тел, воздушные потоки, вибровоздействия, микросейсмы, электромагнитные поля) с плотностью энергии 10'6—10'9 Дж/см3 (здесь учитывались объемы исследуемых образцов). Эффекты быстрой (скачкообразной) деформации образцов и АЭ были характерны для всех типов воздействий. Экранирование образцов от действия микросейсм существенно уменьшало амплитуду «скачков» деформации. Все «скачки» деформации совпадали по времени с пиковыми микросейсмами, но не все пиковые микросейсмы вызывали «скачки» деформации. Последняя ситуация зависела от времени между интенсивными микросейсмами.

Еще более интересны особенности протекания АЭ. Отмечены эффекты запаздывания реакции образца, т.е. АЭ, относительно начала воздействия. Повышенный уровень активности АЭ сохранялся в течение всего периода воздействий и значительное время после окончания воздействий. Наблюдалось резкое увеличение активности после окончания воздействий. Эти периоды активности могли значительно изменяться на различных образцах одного и того же горного материала.

Теперь приведем энергетические оценки исследованных эффектов воздействий. Полагая, что разрушающие тепловые флуктуации охватывают объемы, включающие несколько атомов, т.е. ДУ ~ 10-21 см3 [Куксенко, 1983], то энергия, распределенная при рассматриваемых воздействиях на один элементарный объем образца будет лежать в интервале ДЕ ~ 10'27-10'30 Дж. Эта величина существенно меньше энергии тепловых флуктуаций. Особенностью лабораторных экспериментов является предварительное нагружение до уровня, близкого к предельному. Т.е. образцы уже находятся в стадии пластического деформирования или вблизи этой стадии. Поэтому эффекты слабых воздействий могут объясняться в рамках термофлуктуационной теории [Журков, 1968]. В образцах, испытывающих пластическую деформацию, всегда найдутся локальные участки, для которых энергия воздействия

ДЕ > (U - уст),

где U - энергия активации, ст - напряжение, у - показатель концентрации напряжений.

Это триггерный эффект в геофизическом смысле. При этом ДЕ << kT. Начавшееся локальное разрушение вызывает перераспределение полей внутренних напряжений, стимулирующее дальнейшее трещи- нообразование на микро- и мезоуровнях. Однако это локальное тре- щинообразование, сопровождающееся пластической деформацией, не означает снятия упругой энергии во всем монолитном образце. Оно указывает на увеличение концентрации дефектов - трещин, что в конечном итоге приведет только к уменьшению времени ожидания макроразрыва при действующем напряжении. Ни о каком снятии напряжений, приводящим к предотвращению разрушения или разгрузке образца, речь не может идти.

Могут ли эти результаты служить обоснованием представлений о предотвращении сильных землетрясений? Совершенно ясно, что монолитный образец и условия его нагружения не моделируют земную кору, отличительной особенностью которой являются раздробленность, блоковое строение, постоянное движение по границам, колебательный режим движений. Геологическая среда находится в предельном по энергонасыщенности состоянии - критическом состоянии [Садовский и др., 1987] и на нее действуют слабые фоновые силовые поля (мик- росейсмы, приливы, магнитные бури, вариации скоростей вращения Земли, метеофакторы и др.). В рамках идеологии таких лабораторных представлений сильные землетрясения не должны быть, т.к. накапливаемые упругие напряжения должны постоянно сниматься фоновыми полями в широком масштабе размеров. Это еще раз подчеркивает несовместимость моделей образца и земной коры.

Однако ряд отмеченных особенностей проявления АЭ не укладываются в рамки термофлуктуационной теории и "триггерной" модели. Здесь речь может идти о структурных изменениях в материалах в результате воздействия слабых полей. Эта мысль высказана в [Аладьев и др., 2003] и будет обсуждаться ниже в рамках изложенной модели сейсмического процесса.

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:4223 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:7423 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:4412 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

3.8. Аналогии

КГХ в принципе подразумевает единственный объект. Но нас зачастую интересует не сам объект, а его отличия от другого. Учитывая, что мы считаем именно отличия главной составляющей «настоящей» КГХ – говорить...

03-03-2011 Просмотров:3808 Комплексные географические характеристики

Прояв в’язкісних властивостей гірських п…

ПРОЯВ В’ЯЗКІСНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГІРСЬКИХ ПОРІД   В’язкісні (реологічні) властивості гірських порід проявляються на великих глибинах. Особливо відчутно їх прояв у глинистих, галоїдних і сірчанокислих породах. В загальному випадку деформація і швидкість деформування порід...

25-09-2011 Просмотров:4852 Механіка гірських порід

Определение напряжений от внешних заданн…

В тех случаях, когда области предельного напряженного состояния невелики по сравнению с размерами сооружения, допустимо, как указывалось выше (см. §2.1), применять для определения напряженного состояния основания соответствующие решения теории упругости...

25-08-2013 Просмотров:7021 Грунты и основания гидротехнических сооружений