Разработка теоретических моделей эмиссионных эффектов памяти горных пород

• Автор: Лавров, Александр Вадимович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 202 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы изучения эффектов памяти в горных породах
1.1. Сущность эффектов памяти и их основные закономерности
1.2. Акустоэмиссионный эффект памяти и его основные закономерности
1.3. Электромагнитный эмиссионный эффект памяти и его
основные закономерности
1.4. Состояние вопроса в области теоретических моделей эмиссионных эффектов памяти
1.5. Выводы и постановка задач исследования
Глава 2. Разработка теоретических моделей эмиссионных
эффектов памяти в горных породах
2.1. Требования к теоретическим моделям
2.2. Физические предпосылки построения теоретических моделей
2.3. Разработка двумерной модели эмиссионных эффектов памяти
для однородной среды
2.4. Разработка двумерной модели эмиссионных эффектов памяти
для неоднородной среды
2.5. Объяснение закономерностей эмиссионных эффектов памяти
на основе построенных моделей
2.6. Выводы
Глава 3. Численное моделирование эмиссионных эффектов памяти
в породах около скважинной области массива
3.1. Моделирование эффектов памяти при контроле напряженного состояния массива
3.1.1. Постановка компьютерных экспериментов
3.1.2. Результаты моделирования для случая одноосного напряженного состояния массива
3.1.3. Результаты моделирования случая равнокомпонентного напряженного состояния массива
3.1.4. Результаты моделирования для случая
неравнокомпонентного напряженного состояния массива
3.1.5. Устойчивость результатов моделирования
3.2. Моделирование релаксации памяти пород околоскважинной области
3.2.1. Постановка компьютерных экспериментов
3.2.2. Результаты моделирования релаксации памяти пород околоскважинной области
3.3. Моделирование эмиссионных эффектов памяти при циклическом нагружении стенок скважины
3.3.1. Постановка компьютерных экспериментов
3.3.2. Результаты моделирования эмиссионных эффектов
памяти при циклическом нагружении стенок скважины
3.4. Выводы
Глава 4. Обоснование методики измерения напряжений в окрестностях горных выработок на основе эмиссионных эффектов памяти пород околоскважинной области
4.1. Варианты реализации методики
4.2. Получение априорной инженерно-геологической
информации
4.3. Обработка результатов измерений по первому варианту реализации методики
4.4. Обработка результатов измерений по второму варианту реализации методики
4.5. Выбор средств измерений
Заключение
Список литературы

Введение
С увеличением глубины и усложнением горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых необходимым условием эффективного и безопасного ведения горных работ становится наличие надежной информации о напряженном состоянии массива. При этом представляет интерес не только определение относительных изменений величин напряжений и характера напряженного состояния, но и измерение абсолютных значений напряжений в окрестностях выработок.
Для решения последней задачи в настоящее время разработан ряд методов, из которых наибольшее распространение получили методы разгрузки и гидроразрыва скважин. Однако присущие им недостатки, в частности высокая трудоемкость и стоимость работ, обусловливают интерес к поиску методов измерения напряжений, основанных на принципиально новых физических явлениях. К последним относятся методы оценки напряжений с использованием эмиссионных эффектов памяти в горных породах. Важнейшими достоинствами этих методов являются возможность прямого получения абсолютных значений напряжений и относительно низкая трудоемкость работ, выполняемых в натурных или лабораторных условиях.
Интерес к эффектам памяти и возможностям их практического использования для оценки напряжений в горных породах послужил стимулом для постановки многочисленных экспериментальных исследований закономерностей этих эффектов. Наиболее известными авторами таких работ являются B.C. Вутукури, М.Д. Ильинов, Т. Канагава, Ю.М. Карташов, К. Катсуяма, P.M. Кернер, С.А. Колегов, А.М. Кроуфорд, Й. Кува-хара, O.JI. Кузнецов, Ч. Ли, А.Е. Лорд, К.Г. Лыков, К. Матсуки, К. Моги,
только после превышения максимального ранее достигнутого уровня воды (рис. 1.10) [61]. Заполнение водохранилища до отметки 650 м после окончания его строительства в 1960 г. вызвало первую серию подземных толчков. С понижением уровня в 1961 г. толчки практически прекратились. Возобновление заполнения в 1962 г. привело, по достижении уровня 645 м, к серии толчков значительной силы, продолжавшихся вплоть до достижения уровня 700 м. В 1963 г. с понижением уровня воды толчки почти прекратились. Возобновление сейсмической активности последовало лишь после очередного заполнения, когда уровень воды превысил отметку 700 м. К сожалению, дальнейшему наблюдению эффекта Кайзера в столь грандиозном масштабе помешала катастрофа вследствие оползня, произошедшая при отметке 710 м и уничтожившая объект исследования.
С заполнением другого водохранилища связан пример использования эффекта Кайзера в сейсмическом диапазоне для практических целей. Заполнение водохранилища Вогорно (Швейцария) сопровождалось высокой сейсмической активностью. Самые сильные землетрясения произошли в октябре 1965 года, после того как в течение нескольких недель поддерживался максимальный уровень воды. После эвакуации населения водохранилище было спущено и заполнено вновь. При этом активность не увеличивалась и через некоторое время прекратилась совсем. Свойство памяти вмещающего массива было использовано, таким образом, для подавления вызванной (техногенной) сейсмической активности.
Прекрасную возможность наблюдения эффекта памяти большого
объема горных пород предлагает закачивание жидкостей, в том числе