Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [ 113 ] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

Для сильных землетрясений 50 < @ < 300 сек.

В момент ветвления (поворота) трещина может быть остановлена, и меньшие трещины появляются перед ней, излучая более слабые (в лаборатории - акустические) импульсы.

В лабораторных экспериментах они обнаруживаются оптическими методами.

Соответствующая часть сейсмического сигнала при земле-трясени51х известна как "стоп-фаза". Некоторые иные черты сейсмических волн при землетрясениях также подтверждают остановки или повороты трещин. Так, типичные осцилляции смещений объясняются сопротивлением барьеров, что превращает движение трещины в цепь дискретных скачков. Различные знаки фронтальных смещений иногда интерпретируются как результат поворотов трещины. Во многих опытах облако мелких трещин появлялось перед растущей главной разрушающей трещиной.

7.2.2. ОЦЕНКА ЭНЕРГИИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Сейсмический момент [141]

n = GUA (7.17)

служит динамической характеристикой очага землетрясения.

Здесь А - площадь разлома, U - амплитуда смещения (дислокация), аб - обычная жесткость.

Источник энергии оценивается выражением

E = -aUA. (7.18)

Поэтому

Е о-

- = -, (7.19)

где сг - сброс напряжения в объеме очага.

Действительно, для энергетического расчета очага землетрясения используются данные о сейсмических волнах. Главным

параметром очага оказывается сейсмическая энергия Е,, по измерениям вне гипоцентральной зоны землетрясения (на расстоянии 100 км от очага), где эффекты разрушения становятся несущественными. Значение связано с магнитудой землетрясения М, т.е. со специальной мерой мощности землетрясения, формулой Гутенберга-Рихтера [13,108]:

аМ = lg(E / Ео), а = 1,5, = 2,5 х Ю" эрг. (7.20)

В соответствии с обычной точкой зрения и на основе упру-гохрупкой модели очага землетрясения, энергия Е<. равна полной энергии Eg, высвобожденной из некоторого объема первоначального накопления энергии, поскольку энергия Гриффитса, затрачиваемая на создание новой поверхности разлома, пренебрежимо мала. Можно оценить линейный масштаб объема разфузки в предположении, что массив был первоначально нафужен вплоть до сдвиговой прочности = const:

R„(Efi/alf. (7.21)

Характерны такие значения: = Юдин/см, G = 0.4 х 10 дин/см. Энергия Е = 2x10° эрг эквивалентна энергии взрыва 5 КТ ТНТ или энергии землефясения с магнитудой М - 6. Тогда = 400 м.

Камуфлетный подземный взрыв мощностью 5 кт TNT (например, в массиве каменной соли) приводит примерно к такому же порядку зоны разрушения: « 200 м [178].

Это значит, что может быть разрушена и часть объема разгрузки массива, и значительная часть полной энергии Е будет израсходована на этот процесс.

Поэтому Е = . Е, где Т] - коэффициент эффективности землетрясения.

Если используется модель очага землетрясения в виде фе-щины в упругом теле, то диссипация может быть учтена путем введения сухого фения между бортами фещины.

Проведем следующие оценки.

Сброс напряжений подсчитывается по формуле

Ао- = {GKc / lof = const / lY (7.22)

в предположении, что трещиностойкость породы примерно постоянна, а прочность массива связана с масштабом внутренних трещин. Размер трещины внутри сплошного образца породы имеет порядок ее зерна (/«0.1см); в полевых условиях, однако,

4 «0,1- 100 км = 10-10 см. Поэтому можно воспользоваться такими оценками:

Ао- = аг/1. / 1о ) « 1000 X 10" = 1 атм, (7.23)

где Ctj - несущая способность (прочность) сплошного образца.

Вместе с тем эта оценка в какой-то мере произвольна из-за слишком широкого интервала масштаба Iq для очага землетрясения. Напомним, что размер должен соответствовать начальной трещине, т.е. составлять только 1% от истинного размера разлома /, созданного землетрясением.

Поэтому более оправдан подход, связанный с концепцией сейсмического момента (7.2). Соответствующие подсчеты приводят к порядку в 1 атм для нижней фзни оценок.

Сброс напряжения возрастает до 100 атм вместе с глубиной очага:

Ао- « 1 100 атм. (7.24)

Поскольку сейсмический момент также подсчитывается на основе амплитуд сейсмических волн, эти значения сброса напряжений соответствуют амплитудам волн во внешней упругой зоне.

Однако измерения волн разгрузки при хрупком разрушении твердых тел показывают, что их амплитуды имеют порядок прочности 0-J разрушаемого тела [184].