Формирование зоны нарушенного материала в окрестности динамического сдвига по разлому в кристаллическом массиве горных пород

Формирование зоны нарушенного материала в окрестности динамического сдвига по разлому в кристаллическом массиве горных пород

Автор: Будков А.М., Кочарян Г.Г.
Издательство: Физическая мезомеханика

Многие модели, используемые при анализе процессов динамического распространения сейсмогенных разрывов, основаны на решении классических задач механики трещин. Предполагается, что разлом представляет собой одну из мод трещин сдвига с равномерно распределенным трением и концентрацией напряжений в вершине. Известными теориями механики разрушения процесс формирования зон повреждения по латерали - в направлении, перпендикулярном к плоскости трещины, - не описывается. Данные наблюдений свидетельствуют о наличии в окрестности разлома довольно обширной зоны поврежденного материала - зоны динамического влияния, где материал обладает повышенной трещиноватостью и проницаемостью, сниженными значениями скоростей распространения упругих волн. Корректные оценки свойств и размеров зон динамического влияния крайне важны для построения адекватных моделей подготовки землетрясений. В статье проанализированы закономерности развития и количественные характеристики нарушенной зоны при динамическом распространении разрыва землетрясения и при квазистатической эволюции разлома. Для оценки размеров и механических характеристик зоны примыкающего к разлому материала, динамически нарушенного в результате подвижки вдоль поверхности скольжения, удобно использовать величину второго инварианта девиатора тензора деформаций (интенсивности сдвига). Чтобы поставить в соответствие расчетной величине ту или иную степень нарушенности массива, мы используем данные измерений при крупномасштабных взрывах, сопоставляя их с результатами расчета. Показано, что косейсмическая подвижка по разлому приводит к довольно слабым изменениям свойств вмещающего массива. Хотя снижение скорости продольных волн в окрестности разрыва достигает довольно значительной величины 30-35%, проницаемость возрастает всего лишь примерно втрое, а приращение степени трещиноватости оказывается практически незаметным. Это означает, что изменения свойств массива происходят за счет раскрытия ранее существовавших трещин. Повторные подвижки не изменяют радикально характерные размеры зоны поврежденного материала и его свойства. Сделан вывод, что образование зоны влияния разлома происходит, главным образом, на квазистатической стадии формирования единой магистральной зоны разлома при объединении отдельных макроразрывов. В дальнейшем, сейсмогенные подвижки лишь подновляют существующую трещиноватость.

Будков, А. М. Формирование зоны нарушенного материала в окрестности динамического сдвига по разлому в кристаллическом массиве горных пород / А. М. Будков, Г. Г. Кочарян // Физическая мезомеханика. – 2024. – Т. 27, № 1. – С. 102-116. –

https://doi.org/10.55652/1683-805X_2024_27_1_102-116

. – EDN

BCBIKG

.