Разработка алгоритмов решения задач прогноза сильных сейсмических событий

• Автор: Герман, Виктор Иванович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫ X ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О

С IГРОЦЕССЕ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

1.1 Классический статический подход к проблеме прочности

1.2 Кинетическая концепция прочности.

1.2.1 Экспериментальные и теоретические данные.

1.2.2 Кинетическая природа прочности.

1.2.3 Концентрационный критерий разрушения твердых тел

1.3 Двухстадийная модель разрушения

1.4 Модели подготовки очага землетрясения

1.5 Иерархические особенности разрушения горных пород
1.6 Выводы.
Р 2 АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К ПРОГНОЗУ СИЛЬНЫХ
СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ
2.1 Сейсмический мониторинг
2.2 Существующие подходы к прогнозу сильных сейсмических
событий
2.2.1 Долгосрочный прогноз.
2.2.2 Среднесрочный прогноз.
2.2.3 Краткосрочный прогноз.
2.3 Выводы.
3 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ
СЕЙСМИЧНОСТИ
3.1 Свойства самоподобия распределения времен ожидания
сейсмических событий разных масштабных уровней.
3.2 Использованные экспериментальные данные
3.3 Проверка данных на выполнение свойств самоподобия
3.4 Изучение распределения времен ожидания.
3.5 Связь распределения Вейбулла со свойствами времен
ожидания
3.6 Возможности использования особенностей временной
структуры сейсмичности для прогноза сильных событий
3.7 Выводы.
4 ВЫДЕЛЕНИЕ I РОСТР АНСТВЕННЫХ ОБЛАСТЕЙ
ПОДГОТОВКИ СИЛЬНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ
4.1 Основные принципы выделения областей подготовки
крупных разрушений
4.2 Алгоритмы выделения пространственных областей
подготовки разрушений.
4.2.1 Алгоритм выделения областей с повышенной
концентрацией сейсмических событий
4.2.2 Алгоритм статистического разбиения.
4.2.3 Алгоритм максиминной кластеризации.
4.3 роцедура выделения областей подготовки сильных
событий по концентрационному параметру
4.3.1 Сложности в оценке концентрационного параметра
4.3.2 Алгоритм выделения областей подготовки сильных
событий по концентрационному параметру
4.3.3 Программная реализация алгоритма выделения областей
подготовки сильных событий по концентрационному параметру.
4.3.4 Основные характеристики рассмотренных каталогов
4.3.5 Сейсмический режим рассматриваемых шахтных полей
4.3.6 Оценка эффективности применения алгоритма
выделения пространственных областей подготовки
сильных событий.
4.4 Выводы.
5 ФОРМАЛИЗОВАННАЯ ПРОЦЕДУРА ПРОГНОЗА
СИЛЬНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ.
5.1 Отбор данных для анализа
5.2 Определение пространственных областей подготовки
разрушений
5.3 Предвестники сильных сейсмических событий.
5.3.1 Поведение прогностических параметров.
5.3.2 Формализованное определение характера поведения
прогностических параметров
5.3.3 Анализ поведения энергетического распределения в
кластерах.
5.3.4 Совместный анализ нескольких параметров перерасчет гипотез
5.4 Двухэтапный алгоритм прогноза сильных сейсмических событий
5.5 Оценки эффективности процедуры прогнозирования.
5.6 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Все это свидетельствует об актуальности проведения исследований по дальнейшему развитию подходов, методов и алгоритмов прогноза сильных сейсмических событий. Мониторинг участков земной коры и массивов горных пород, вмещающих экологически опасных производств и объектов в связи с риском природно-техногенных катастроф» в рамках программы Комитета по науке и высшему образованию Красноярского края «Исследования и разработки но приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения». Основная идея работы заключалась в поиске и исследовании новых закономерностей процесса разрушения горных пород и изучение его системных связей на разных масштабных уровнях для прогноза сильных сейсмических событий. При этом прогноз сильных сейсмических событий предполагается вести на основе анализа слабых, подготавливающих их. Целью работы является разработка алгоритмов решения задач прогноза сильных сейсмических событий. Алгоритм выделения областей подготовки сильных сейсмических событий в массиве горных пород, основанный на оценке возможности взаимодействия трещин, соответствующих сейсмическим событиям, согласно концентрационному критерию разрушения твердых тел. Формализованная процедура прогноза сильных сейсмических событий, заключающийся в последовательном выделении областей подготовки сильных сейсмических событий и уточнении времени их возникновения на основе анализа поведения характеристик процесса разрушения с применением байесовского классификатора. Двухэтапный алгоритм прогноза сильных сейсмических событий, соответствующий предложенной формализованной процедуре. Разработан новая формализованная процедура прогноза сильных сейсмических событий, связанная с использованием байесовского классификатора. Разработан новый двухэтапный алгоритм прогноза сильных сейсмических событий. Апробация работы. Экологическая безопасность и устойчивое развитие» (Москва, ), комплексе научных мероприятий «Природнотехногенная безопасность Сибири» (Красноярск, ), 1-й Международной школе-семинаре «Физические основы прогнозирования разрушения горных пород» (Красноярск, ), Международной конференции «Геодинамика и напряженное состояние недр» (Новосибирск, ), Международной научно-практической конференции «САКС-» (Красноярск, ), Республиканской научной конференции студентов, магистрантов и аспирантов «Физика конденсированного состояния» (Гродно, , ), ISRM International Symposium on Rock Engineering for Mountainous Regions -Eurock’ (Madeira, ), Международной конференции «Научное наследие академика Г. А. Гамбурцева и современная геофизика» (Москва, ), Международной геофизической конференции «Проблемы сейсмологии Ш-го тысячелетия» (Новосибирск, ). С г. Сейсмобезопасность Красноярского края». Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемых источников из 2 наименований. Работа изложена на 9 страницах и содержит рисунков и 4 таблицы. Проблема прогнозирования и предотвращения возникновения природных и техногенных катастроф связанных с безопасностью и надежностью эксплуатации инженерных сооружений является в настоящее время крупной проблемой. Решение многих ее аспектов связано с развитием учения о прочности. Классический статический подход к прочности базируется на представлении, что причиной разрушения является приложение критического напряжения превышающего силы межатомных связей. Разрушение при этом идет по слабому звену (дефекту, трещине). Одним из базовых результатов является предложенный Грифитсом [см. Партон, , с. XX века энергетический критерий, согласно которому рост трещины может идти, если система может выделить энергию, необходимую для ее роста. Сам Гриффитс рассматривал такой хрупкий материал как стекло и считал, что данная энергия идет на образование новых поверхностей, что становится очевидным, если предположить, что она расходуется па разрыв межатомных связей. Обобщение на случай квазихрупких материалов, таких как, например, металлы, имеющих ограниченную пластичность, сделал Ирвин. Согласно его исследованиям энергия нагруженного тела идет также на образование зоны пластичности в районе вершины трещины, что обеспечивает само разрушение [Партон, ].