Развитие методов решения нестационарных задач для неоднородных сред и их применение в геомеханике

• Автор: Назаров, Леонид Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 275 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ЗАДАЧИ МЕХАНИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА: МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ, “ИНСТРУМЕНТЫ” И РЕЗУЛЬТАТЫ (аналитический обзор)
1. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И ПОДХОДОВ К РЕШЕНИЮ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЗАДАЧ МЕХАНИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
1.1. Динамическое деформирование тел с линией разрыва смещений
1.2. Модификация метода комплексирования для решения смешанных задач динамической теории упругости
1.3. Волны в средах с тонкими слоями
1.4. О связи решений волновых уравнений теории упругости в различных системах коор дин ат
1.5. Новый подход к постановке краевых задач динамики на основе статических решений
1.6. Выводы
2. ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ
2.1. Динамика вибрационного сейсмоизлучателя, заданного в виде цилиндра, горизонтально заглубленного в упругом полупространстве
2.2. Сравнительный анализ действия распорного и пульсирующего вибрационных источников в полуограниченной упругой среде
2.3. Способ изменения диаграммы направленности поверхностного виброисточника
2.4. Выводы
3. ТРЕХМЕРНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
3.1. Волновое действие нагрузки, движущейся внутри цилиндрической полости, расположенной вблизи свободной поверхности
3.2. Распространение упругих волн, возбужденных антпплоской трещиной конечной длины

3.3. Исследование напряженно-деформированного состояния упругого полупространства при действии наклонной динамической нагрузки, приложенной на поверхности
3.4. Выводы
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МЕЖБЛОЧНЫХ НАРУШЕНИЙ
4.1. Физические предпосылки возможности исследования свойств контактов акустическим методом
4.2. Экспериментальная установка для физического моделирования
4.3. Исследование деформационных свойств межблочных нарушений в случае двустороннего доступа
4.4. Определение жесткости межблочных контактов при одностороннем
доступе
4.5. Определение свойств межблочных нарушений на основе решения обратной задачи для слоисто-упругой среды
4.6. Выводы
5. ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
5.1. Модель связанной фильтрации и постановка задачи
5.2. Одномерная задача о притоке газа к скважине
5.3. Исследование формы зоны фильтрации (объемная задача)
5.4. О возможных последствиях дегазации
5.5. Определение фильтрационных свойств и напряжений в угольном пласте (обратная задача в области с подвижной границей)
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

"Все течет, все изменяется’’ Гераклит из Эфеса
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Оценка сейсмической опасности и возможных последствий землетрясений, сейсморазведка и активный мониторинг состояния геосреды с помощью искусственных источников колебаний, вибровоздействие на углеводородосодержащие пласты с целью повышения нефтеотдачи, определение метанообильности шахт и снижение выбрососопасности посредством заблаговременной дегазации угольных пластов, оценка устойчивости неоднородных сред при техногенных воздействиях — вот далеко не полный перечень проблем, при решении которых необходимо моделировать нестационарные процессы.
Ставшая в последнее время общепризнанной концепция блочного строения и массива горных пород, и литосферы Земли в целом обусловила необходимость не только разработки методов расчета волновых полей в таких средах, но и новых способов определения деформационных свойств межблочных нарушений и протяженных разломов in situ, поскольку прямые эксперименты крайне дороги и дают лишь “точечные” результаты.
Переход на рыночные отношения, повышение стоимости энергоносителей и требований экологической безопасности при разработке и эксплуатации месторождений, в том числе и угольных, явились причиной создания новой технологии - промышленной добыче метана из угольных пластов. Эго влечет за собой необходимость геомеханического обоснования технических решений в плане оценки газоносности залежи, оптимального расположения добычных скважин и т.д. Одна из важных составных частей этой проблемы - определение в натурных условиях фильтрационных свойств пластов и напряжений во вмещающей среде.

Динамическое деформирование области с линией сильного разрыва смещений, содержащей ослабленный участок [131,133]. Пусть в условиях предыдущей задачи “прочностные” характеристики Ь зависят от полярного угла Тр = 5{в)Т°р, Тг0)Тг°,
‘-'Ш (1.1.20,
в>в„
где 0 < в0 < 1, т.е. на линии Ь существует ослабленный участок Ь1.
На внутренней границе зададим касательное смещение
(1.1.21)
а„(Г,г0,0) = 0: внешний контур неподвижен
и2((,г2,6) = У2(1,г2,в) = 0; (1.1.22)
на Ь нормальные смещения, радиальные и тангенциальные напряжения
непрерывны, а касательные смещения разрывны и,,Г],в) = и2(/,г;,#),
СТ1 (?, г,,в) = <72гг (/, Гу, в) ,
<т'гв (/, г,, 0) = а2в0, г,,в), (1.1.23)
У;(,Гу ,в)~У2,г,,в) = Я(у,в), с'в(1,г„в) = т(И,в),
где V, -смещения по г, в; а‘гг, <уе, <т‘в0 - компоненты тензора напряжений в соответствующих подобластях
Выберем за единицы измерения г0,р и V -скорость продольных волн (свойства £(. одинаковы), тогда уравнения Ляме, описывающие процесс распространения волн, примут вид