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

тивлению сдвигу. Тем самым энергетически более выгоден переход от катаклазитов (подинтервал TV) к милонитам

(подинтервал IV").

Переход от катакластического (милонитного) состояния к истинно пластическому иллюстрируется по данным для гранитов [233]. Интервал V истинной пластичности соответствует дислокационному течению внутри самой кристаллической решетки минералов. Изолированные трещины появляются только внутри отдельных минеральных зерен.

Таким образом, состояния геоматериалов в интервале V оказываются непроницаемыми, и вообще можно думать, что горные массивы проницаемы, только если в них существуют дилатансионные трещины.

6.1.3. ПСЕВДОПЛАСТИЧЕСКОЕ (КАТАКЛАСТИЧЕСКОЕ) РАЗРУШЕНИЕ

Рассмотрим теперь изменения нафузок, связанные с разрушением горных пород. Исходить будем из данных опытов на испытательных машинах. Прежде всего в момент хрупкого разрушения образца машина претерпевает сброс напряжений, если только нет специальной реверсивной регулировки. Подобный сброс напряжений соответствует разнице между несущей способностью и остаточной прочностью образца. Это главная особенность хрупкого типа макроразрушения, когда практически нет сопротивления скольжению вдоль трещины.

Наоборот, пластическое разрушение горной породы характеризуется полным отсутствием сброса напряжений, а разрушение носит форму неограниченного течения. Пластическое поведение не вносит своего времени релаксации, и контролируется исключительно заданием фаничных условий.

Как можно видеть, максимальная несущая способность (прочность) соответствует закону Кулона вплоть до уровня кристаллической пластичности, полностью не зависимого от давления (см. рис. 6.1).

Промежуточный интервал давления и температуры, соответствующий переходу от хрупкого к пластическому разрушению, совпадает с зоной прерывистого скольжения (the stick-slip zone), где скольжение преодолевает сопротивление "течения" с некоторым упрочнением, сменяемым на неполный сброс напряжений. 310

Согласно В.Брейсу [147], зона прерывистого скольжения ограничена полузамкнутой границей, показанной на рис. 6.2. Здесь также нанесена граница перехода от микрохрупкого (катакластического) разрушения к внутрикристаллической пластичности [91].

Конкретные границы зависят от типа горной породы. Данные, представленные на рис. 6.2, основаны на испытаниях гранитов.

10--35

Н,Км

Катаклаз

lliniPIMHIIIIlH Прерывистое скольженве

(зова дилатансии

ииип

Дислокационная пластичность

у *Геотерма Кольской / / (по СЮ. Милавовскому)

Грашща Конрада

Катаклазическое состояние

т,"с

Рис. 6.2. Характерные зоны разрушения пород земной коры в предположении, что интервалы прерывистого скольжения и дилатансии совпадают [80]

На рис. 6.1 приведены сведения и для других геоматериалов (т.е. для серпентинитов, базальтов, амфиболитов и перидотитов). Видна существенная (и количественная и качественная) разница в характерных параметрах между этими геомате-pHiuiaMH.

Важные геологические следствия этих различий будут обсуждаться несколько позже (разделы 6.2, 6.3).

Переход в серпентинитах от хрупкого разрушения к пластическому (катакластическому) поведению под нагрузкой происходит при давлении « 0,2 ГПа - практически вне зависимости от температур (206]. Однако при температурах выше

Т = 500 - 600° С серпентиниты неустойчивы, и их разрушение снова принимает хрупкие черты.

Серпентиниты являются продуктом химической реакции (Хесса) воды с оливинами, т.е. с главной составной частью перидотитов.

При температурах выше Т* вода кристаллических решеток высвобождается, разрушая тем самым микроструктуру серпентинитов.

Ал-гфиболиты также неустойчивы при Г> 650С, когда химически связанная вода высвобождается, а разрушение породы становится катакластическим [175].

(Те же черты проявляются даже в гранитах при температурах

а 900°С, когда внутрикристаллическая вода также становится свободной, а жесткость породы резко уменьшается [234].)

Рис. 6.3. Сдвиговая прочность мантийных пород перидотита в зависимости от скорости деформирования:

1 - dejdt = 10" l/c; 2 - 10~ 3 - 10": 4 - 10 при 1000С. При 600° С все

кривые сливаются (заштрихованая полоса)