Ключевые слова
деформации
разрушение
тензометрия
акустические события
землетрясения
Раздел
Аннотация
В настоящей работе исследуется взаимосвязь коэффициента Лоде−Надаи, определяющего форму эллипсоида напряжений, с характером хрупкого разрушения в образцах песчаника, пирофиллита и доломита для жесткой нагрузочной машины. Измерение неоднородного поля деформаций в образцах и наблюдение за внутренним процессом разрушения выполнялось с использованием тензометрических и акустических датчиков. Показано, что формированию магистральной трещины предшествует эволюция локальных деформаций в образце, фиксируемая методом тензометрии. Специальная обработка данных тензометрии, учитывающая свободную боковую поверхность образцов, позволила рассчитать главные деформации и три инварианта тензора деформаций: максимальную деформацию сдвига, деформацию изменения объема и коэффициент Лоде−Надаи. Установлено, что на завершающем этапе деформирования при образовании магистральной трещины в локальных участках образца происходит переиндексация осей главных деформаций, выражающаяся в достижении коэффициентом Лоде−Надаи предельных значений +1 и −1. Проведено сравнение с натурными наблюдениями.
Ключевые слова: лабораторный эксперимент, деформации, разрушение, тензометрия, акустические события, землетрясения.
Библиографические ссылки
Виноградов С.Д. Акустический метод в исследованиях по физике землетрясений. М.: Наука, 1989. 175 с. [Vinogradov S.D. Acoustic method in research on earthquake physics. Moscow: Nauka, 1989. 175 p. (in Russian)].
Гущенко О.И. Кинематический метод определения параметров напряжений и характеристика их связей с тектоническими движениями по разрывам разных структурных уровней // Автореф. дис. …канд. геол.-минерал. наук. М., 1981. 21 с. [Gushchenko O.I. Kinematic method for determining stress parameters and characterization of their connections with tectonic movements by discontinuities of different structural levels // Autoref. dis. ...candidate of geol.-mineral. nauk. Moscow: 1981. 21 p. (in Russian)].
Гущенко О.И. Определение тектонических полей напряжений методом кинематического анализа структур разрушения (в связи с прогнозом сейсмической опасности) // Природа и методология определения тектонических напряжений в верхней части земной коры. Апатиты: Кольский филиал АН СССР, 1982. С. 35–52 [Gushchenko O.I. Determination of tectonic stress fields by the method of kinematic analysis of fracture structures (in connection with the prediction of seismic hazard) // Nature and methodology of determining tectonic stresses in the upper part of the Earth’s crust. Apatites: Kola branch of the USSR Academy of Sciences, 1982. P. 35–52 (in Russian)].
Дамаскинская Е.Е., Пантелеев И.А., Кадомцев А.Г., Наймарк О.Б. Влияние состояния внутренних границ раздела на характер разрушения гранита при квазистатическом сжатии // Физика твердого тела. 2017. Т. 59. Вып. 5. С. 920–930 [Damaskinskaya E.E., Panteleev I.A., Kadomtsev A.G., Naimark O.B. Influence of the state of internal interface boundaries on the nature of granite destruction under quasi-static compression // Solid State Physics. 2017. V. 59. Iss. 5. P. 920–930 (in Russian)].
Кочарян Г.Г. Масштабный эффект в сейсмотектонике // Геодинамика и тектонофизика. 2014а. № 5. Вып. 2. С. 353–385 [Kocharyan G.G. Scale effect in seismotectonics // Geodynamics & Tectonophysics. 2014. № 5. Iss. 2. P. 353–385 (in Russian)].
Кочарян Г.Г., Кишкина С.Б., Новиков В.А., Остапчук А.А. Медленные перемещения по разломам: параметры, условия возникновения, перспективы исследований // Геодинамика и тектонофизика. 2014б. № 5. Вып. 4. С. 863–891 [Kocharyan G.G., Kishkina S.B., Novikov V.А., Ostapchuk А.А. Slow slip events: parameters, conditions of occurrence, and future research prospects // Geodynamics & Tectonophysics № 5. Iss. 4. P. 863–891 (in Russian)].
Лементуева Р.А., Бубнова Н.Я., Треусов А.В. Особенности динамики формирования магистральной трещины // Физика Земли. 2014. № 1. С. 33–39 [Lementueva R.A., Bubnova N.Ya., Trusov A.V. Dynamical features of fracture formation // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2014. V. 50. № 1. P. 32–37].
Райс Дж. Механика очага землетрясения. Сер. Механика. Новое в зарубежной науке. М.: Мир, 1982. 217 с. [Rice J. The mechanics of earthquake rupture. 1980. 649 p.].
Ребецкий Ю.Л. Напряженно-деформированное состояние и механические свойства природных массивов по данным о механизмах очагов землетрясений и структурно-кинематическим характеристикам трещин // Дис. док. физ.мат. наук. М.: Изд. ОИФЗ. 2003. 455 с. [Rebetsky Yu.L. The stress-strain state and mechanical properties of natural massifs according to data on the mechanisms of earthquake foci and structural-kinematic characteristics of cracks // Dis. doc. phys.mat. sci. Moscow: OIFZ Publishing House. 2003. 455 p. (in Russian)].
Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и области триггерного механизма возникновения землетрясений // Физическая мезомеханика. 2007. Т. 10. № 1. С. 25–37 [Rebetsky Yu.L. Tectonic stresses and regions of the trigger mechanism of the occurrence of earthquakes // Physical mesomechanics. 2007. V. 10. № 1. P. 25–37 (in Russian)].
Ребецкий Ю.Л., Лементуева Р.А., Дьяур Н.И., Михайлова А.В. Соподчиненность микроструктурных деформаций и хрупкого микроразрушения // ДАН. 2005. Т. 403. № 2. С. 253–257 [Rebetskii Yu.L., Lementueva R.A., D’yaur, Mikhailova A.V. Subordination of misrostructure deformations and brittle macrodestruction // Doklady Earth Sciences. 2005. V. 403. № 5. P. 812–815].
Ружич В.В., Кочарян Г.Г. О строении и формировании очагов землетрясений в разломах на приповерхностном и глубинном уровне земной коры. Статья I. Приповерхностный уровень // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. Вып. 4. С. 1021−1034. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0330 [Ruzhich V.V., Kocharyan G.G. On the structure and formation of earthquake sources in the faults located in the subsurface and deep levels of the crust. Part I. Subsurface level. Geodynamics & Tectonophysics. 2017. V. 8. Iss. 4. P. 1021–1034 (in Russian)].
Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. 270 с. [Sobolev G.A., Ponomarev A.V. Physics of earthquakes and harbingers. Moscow: Nauka, 2003. 270 p. (in Russian)].
Соболев Г.А., Лементуева Р.А., Гвоздев А.А. Динамика механоэлектрических параметров в образцах горных пород при внутреннем источнике упругих напряжений // Моделирование геофизических процессов. М.: Изд-во ОИФЗРАН. 2003. С. 5–9 [Sobolev G.A., Lementueva R.A., Gvozdev A.A. Dynamics of mechanoelectric parameters in rock samples with an internal source of elastic stresses // Modeling of geophysical processes. Moscow: OIFZRAS. 2003. P. 5–9 (in Russian)].
Ставрогин А.Н. Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. М.: Недра. 1992. 223 с. [Stavrogin A.N. Protosenya A.G. Mechanics of deformation and destruction of rocks. Moscow: Nedra. 1992. 223 p. (in Russian)].
Chester F.M., Rowe C., Ujiie K. et al. Expedition 343 and 343T Scientists, 2013. Structure and composition of the plate-boundary slip zone for the 2011 Tohoku-Oki earthquake // Science. 2013. V. 6163. P. 1208–1211. https://doi.org/10.1126/science.1243719
Lin A., Maruyama T., Kobayashi K. Tectonic implications of damage zone related fault-fracture networks re-vealed in drill core through the Nojima Fault, Japan // Tectonophys. 2007. V. 443. № 3–4. P. 161–173. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2007.01.011
Lockner D.A., Tanaka H., Ito H. et al. Geometry of the Nojima Fault at Nojima-Hirabayashi, Japan – I. A simple damage structure inferred from borehole core permeability // Pure and Applied Geophysiks. 2009. V. 166. № 10–11. P. 1649–1667. https://doi.org/10.1007/s00024-009-0515-0
Rebetsky Y.L., Guo Y.S. From natural stresses in seismic zones to predictions of megaearthquake nucleation zones // Pure Appl. Geophys. 2020. V. 177. № 1. P. 421–440. https://doi.org/10.1007/s00024-019-02128-0
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Copyright (c) 2024 Р.А. Лементуева, Ю.Л. Ребецкий, Н.Я. Бубнова, А.В. Треусов