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

Соответствующие решения Ф со спектрами, приведенными на рис. 5.20, выявляют черты компактного аттрактора Хаус-дорфа для уравнений (5.122) - (5.124). Видно, что именно такой источник энергии, как макроползучее течение массива, может генерировать сейсмический шум, наблюдаемый в поле.

Подчеркнем, что максимальная амплитуда шума зависит от

размеров блоков и масштаба ползучего течения L.

Таблииа 5.3. Данные численного расчета шума при ползучести

5.5. Вибровоздействие на горные массивы и пласты

5.5.1. ВЫЯВЛЕНИЕ ДОМИНАНТНЫХ ЧАСТОТ

Вибрации горных и грунтовых массивов возникают при работе тяжелых поверхностных вибраторов, под воздействием транспорта, взрывов и многих природных источников, например, вулканов, землетрясений, штормов, приливов и т.д. Вибрации могут влиять на многие процессы, поскольку это приводит к потере устойчивости (откосов, например), ускорению динамики таких процессов, как ползучесть горных пород.

Также вибрации могут генерировать сейсмический шум, который существен, например, если сдвиговая волна действует как начальное возмущение. Важная черта, однако, - это роль отдельных частот, что связано с резонансными эффектами [94].

19 3aia3 № 14»7

Первым источником резонанса служит природная стратификация массива, которая усиливает частоты и приближенно равна

С0г = -, (5.122)

где Cj. - скорость сдвиговой волны; Н - толщина пласта.

Эта частота проявляется из-за многократных отражений на границах пласта.

Другой источник резонанса в соответствии с теорией разделов 5.3 и 5.4 связан с микроструктурой грунтов и фрагментированных пород. Соответствующие осцилляции исследовались в ходе специальных экспериментов, поставленных на песчаном берегу Рижского залива [24]. (Морской песок был обычным со средним диаметром частиц примерно 0.4 мм, но разной степени водонасыщенности.)

Первый опыт был проведен с ультразвуковыми импульсами (и 20 кГц), которые в сухом песке были диссипированы после расстояния всего в 10 см. Для сравнения в сплошных горных породах такие импульсы затухают после расстояния 1 м (Чрезвычайно мощные ультразвуковые импульсы могут проникать глубже, преобразуясь, впрочем, в волны иного рода).

Если среда была не полностью насыщена водой, то появлялась Р-волна второго рода, которую можно определить не только по более низкой волновой скорости, чем ультразвук, но и по характерному спектру с максимумом амплитуды 25 Гц.

Приближенно спектр соответствовал акустической эмиссии того же песка при любом слабом механическом воздействии.

Отмеченную выше частоту максимальной амплитуды можно считать доминантной и оценивать ее по отношению скорости смещения V к самому смещению и

U} = v/U (5.123)

или согласно выражению

0)=v/l, (5.124)

где / - масштаб эффективного внутреннего осциллятора. Измерения показали, что

lJOd,

(5.125)

где d - диаметр зерна или фрагмента массива [24].

Рис. 5.22. Записи колебаний:

а - падение тяжелого тела с высоты А = 1 м; й - взрыв (влажность 26 %, толщина пласта песка Я = 2 м); с - то же (однако А = 1 м, Я = 15 м, влажность 20 %). Расстояние между датчиками 2 м [24]

Второй эксперимент был проведен с малыми зарядами (20 г взрывчатки TNT), причем волновое поле измерялось датчиками, расположенными по радиусу с интервалами 4 м.

В третьем эксперименте волны создавались ударом о поверхность песка тяжелого тела (падающего с высоты 1 или 2 м). Как это видно из рис. 5.22, первая волна всегда представлена более высокими частотами, зависящими от типа источника сейсмических волн. Вторая волна обладает частотами намного ниже, которые к тому же меняются и после некоторого расстояния, трансформируются в доминантную частоту 25 Гц.

19» 291