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

Сухое трение

серпентинит

перидотит

амфиболит .

нет катаклаза

Т>550°С

Т 5:650 «С

I I

t I Г

механика трещин

т,"с

Вертикальные

трещины

(разломы)

Наклонные

ТрСЕЦННЫ

(разломы)

j Локализация I сдвига

сброс напряи1ений

Катаклаа Днслокацнонная.

(пссвдопластич-! (нстииная ность) (пластичность)

Повторное oxpjtinHBaFiHe.

нет сброса напряжений

хрупкое разрушение (гладкое скольжение)

(промежуточный I тип

1 (ПРЕРЫВИСТОЕ I СКОЛЬЖЕНИЕ)

пластическое разрушение (гладкое течение)

Рис. 6.1. Обобщенное описание хрупкого/пластического разрушения геоматериалов при высоких термодинамических условиях (дальнейшая детализация представлена в [200])

Все использованные данные получены для скоростей деформации De/Dt к 10с". Как отмечалось выше, прочность несколько зависит от скоростей деформации, если последние ниже скоростей при взрывном нагружении (т.е. 10 с"), и если температуры не слишком высоки. Рис. 6.3 показывает, что это условие справедливо для температур земной коры. Изменения скоростей деформаций (De/Dt) от 10" с до 10 с" не влияют

на кривые деформирования, если Т < 600°С.

6.1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОНЕЧНОГО РАЗРУШЕННОГО СОСТОЯНИЯ

В соответствии с [90] и классификацией, представленной на рис. 6.1, при низком давлении обжатия р = -о"з образец геоматериала разрушается вертикальной макротрещиной, а в горном массиве разлом должен быть вертикальным (интервал 7). Соответствующий механизм можно считать раскалыванием.

С ростом давления обжатия разрушающая образец трещина становится наклонной, поскольку под давлением стенки трещины касаются друг друга (интервал II) и начинает действовать сухое трение. В соответствии с законом Кулона (1.77) и разделом 1.3.5 наклон разлома минимален к оси максимального сжатия.

Силы сухого трения, действующие на краях разлома, определяются линией Байерли с коэффициентами (интервалы даны в МПа), слабо зависящими от температуры [154]:

т = 0.85 р, р< 200 ;

(6.1)

т = 600.6р, 200<.р<ПОО

Можно видеть, что эта линия - ломаная, с угловой точкой при переходе от интервала скольжения к интервалу прерывистого скольжения /.

Другими словами, перелом линии Байерли примерно соответствует замене макротрещины на полосу сдвига, поскольку здесь сухое трение по порядку величины сравнивается с прочностью монолитных бортов трещины.

Сцепление (chs » 60 МПа) характеризует в (6.1) проч-

ность зацеплений (шероховатости) или же дробление краев разлома.

Конкуренция скольжения вдоль разлома с деструкцией его бортов приводит к процессу прерывистого скольжения. Такая интерпретация последнего позволяет идентифицировать соответствующий термодинамический интервал (III) с зоной дилатансии земной коры. Действительно, при дилатансионном деформировании сопротивление трения внутри разлома лишь несколько менее прочности сплошного массива, но они имеют один порядок. В этих условиях разлом расширяется в структуру скольжения (полосу). Эффективная несущая способность разрушенного массива определяется, главным образом, углом поверхностного трения, который ниже, чем угол внутреннего трения ненарушенного массива. Вот почему для onenrai именно остаточной прочности фрагментированного массива и следует пользоваться линией Байерли (6.1).

Дальнейший рост давления обжатия и температуры с глубиной приводит к вьшолаживанию предельной прочности геоматериала, т.е. к ее независимости от давления, тогда как сопротивление трения в разломе продолжает расти с давлением. При этом разрушение образца породы (массива) сводится к появлению сети малых трещин, фрагментирующих образец на множество м;1лых частей (интервал IV). Соответственно остаточная прочность оказывается по порядку равной сопротивлению пластическому течению фактически дробленого геоматериала.

Реальная причина снижения сопротивления связано с эффектом вращения фрагментов (см. раздел 1.4). Подобное течение материалов называют сверхпластическим. В геологии соответствующее фрагментированное состояние называют ката-клacтичecюм.

Эффект катакластической ползучести горных пород значительно усиливается из-за миграции флюидов [129], растворения под давлением [218], коррозионной пластичности [199] и т.д. Катаклаз не может описываться традиционными реологическими законами (6.11), применимыми лишь для ползучести монолитных горных пород, ср. [193, 211]. Соответствующие законы могут быть найдены эмпирически.

Внутри интервала катакластических состояний существует

еще одна граница (600°Сдля силикатов), за которой течение более измельченного материала приводит к мeньшeIy сопро-