Масштабно-инвариантные закономерности разрушения горных пород и развитие сейсмических событий

• Автор: Пантелеев, Иван Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Масштабно-инвариантные закономерности разрушения горных пород. Статистические модели развития сейсмических событий
1.1. Введение
1.2. Масштабно-инвариантные закономерности деформирования и разрушения горных пород
1.3. Статистические модели развития землетрясений
1.3.1. Модели эволюции локализованных сдвигов по нарушениям в земной коре с учетом фрикционных эффектов
1.3.2. Модели эволюции несплошностей при подготовке землетрясений
1.4. Заключение
Глава 2. Статистическая модель поведения материалов с микросдвигами: эволюционное уравнение и автомодельные решения
2.1. Введение
2.2. Иерархия развития поврежденности в горных породах и развитие сейсмичности
2.3. Статистическая модель среды с дефектами: неравновесная свободная энергия, определяющие соотношения
2.4. Автомодельные решения и качественный анализ эволюционного уравнения для плотности дефектов
2.5. Заключение
Глава 3. Экспериментальное исследование масштабно-инвариантных закономерностей деформирования и разрушения соляных пород
3.1. Введение

3.2. Механические свойства и механизмы разрушения соляных пород
3.3. Экспериментальное исследование масштабно-инвариантных
закономерностей при деформировании и разрушении соляных пород
3.3.1. Масштабно-инвариантные закономерности развития
поврежденности при различных условиях нагружения
3.3.2. Влияние скорости нагружения и масштабного фактора на показатель степени закона Гутенберга-Рихтера
3.4. Заключение
Глава 4. Численное моделирование кинетики поврежденности в режиме с обострением при подготовке землетрясения
4.1. Введение
4.2. Масштабно-инвариантные закономерности развития поврежденности как диссипативных структур обострения
4.3. Статистика локализованных структур обострения. Интерпретация законов Гутенберга-Рихтера, Омори
4.4. Кинетика очага землетрясения, механизм взаимодействия очагов землетрясений
4.4.1. Кинетика инициирования очага землетрясения как локализованной дефектной структуры обострения
4.4.2. Генерация «медленных» волн возмущения как механизм взаимодействия очагов землетрясения
4.5. Заключение
Заключение
Список цитируемой литературы

Введение
Актуальность темы. До настоящего времени открытым остается вопрос о фундаментальных основах физики и механики землетрясений. Несмотря на расширение сетей по регистрации сейсмической активности, огромный объем данных о феноменологических закономерностях
землетрясений, это явление остается одним из наиболее катастрофических и недостаточно прогнозируемых природных катастроф. Проблемы
сейсмологии связаны с решением ряда ключевых вопросов в физике и механике разрушения. Значительный интерес вызывает в последние десятилетия разработка подходов, отражающих нелинейные особенности процесса разрушения, сейсмических процессов в земной коре, обусловленных коллективными свойствами ансамблей дефектов, и
связанными с ними проявления пространственно-временной инвариантности.
Данная тематика является актуальной в связи с применением новых технических разработок, позволяющих в полевых условиях регистрировать протекание процессов подготовки землетрясений на различных пространственных и временных масштабах, связанных с эволюцией поврежденности и напряженно-деформированного состояния земной коры.
Многие основные признаки землетрясений известны, начиная со средних веков, но только в последнее столетие развитие землетрясений связывается с механизмами структурной релаксации, обусловленными освобождением латентной упругой энергии вдоль существующих разрывов земной коры [158].
Современные исследования указывают, что землетрясения обнаруживают признаки динамических сложных многоуровневых систем, включая пространственно-временную локализацию событий,

составляющей поля, локальный сдвиг на выделенном нарушении. Переходы между этими состояниями связаны с преодолением потенциальных барьеров, которые минимальны в критической точке (критическое значение введенного безразмерного параметра) и возрастают при переходе в область метастабильности, в которой эволюция системы определяется условиями формирования конечно-амплитудных возмущений, играющих роль критических зародышей при классическом определении в терминах теории спинодального распада или критических флуктуаций в статистической механике. С критическим значением безразмерного параметра связывается формирование неустойчивых конечно-амплитудных мод, которые ассоциируются с характерными сейсмическими событиями. Описанный сценарий соответствует переходам первого рода в классической теории фазовых переходов.
Проявления скейлинга (или автомодельности) при переходах этого типа наблюдаются при «выполаживании» минимума потенциала, что сопровождается «расходимостью» временных и пространственных масштабов, характеризующих поведение систем с глобальным энергетическим минимумом, и степенными зависимостями для восприимчивости системы, определяющей закон роста возмущений сдвига при приращении напряжений в критической точке. Степенные зависимости для восприимчивости в системе сдвигов связываются в [148] с автомодельными закономерностями, отраженными в законах Омори и Г утенберга-Рихтера.
Закон Омори анализируется в терминах кинетики спинодального распада [150,154] на масштабах времен (т5р - г) для прешоков и (т - тхр) для
афтершоков, где г - время до (или после для случая афтершока) инициирования майншока, г - время формирования конечно-амплитудного
возмущения, инициирующего спинодальный распад (время формирования