Моделирование зон геоакустической эмиссии в условиях деформационных возмущений

• Скачать автореферат

Актуальность работы

Акустическая эмиссия – явление генерации упругих волн, вызванных внезапной перестройкой в структуре материалов, находящихся в напряженно-деформированном состоянии. Источником акустической энергии служит поле упругих напряжений. Упругие колебания наблюдаются в разнообразных условиях и в широком диапазоне длин волн (от тысяч километров сейсмических волн в земной коре до нанометров дислокационных подвижек и связанных с ними колебаний в различных средах). Если речь идет об упругих колебаниях в частотном диапазоне примерно 10-20000 Гц, то их называют акустическими.

В лабораторных условиях акустико-эмиссионный контроль позволяет изучать процессы деформации и разрушения материалов. Он дает возможность вести наблюдение за поведением сред при изменении нагрузки. В науке и инженерных дисциплинах по контролю состояния технических систем метод акустической эмиссии используется очень широко, поскольку современная регистрирующая аппаратура чрезвычайно чувствительна к любым видам структурных изменений материалов. В геофизике метод акустико-эмиссионного контроля применяется при изучении состояния горных пород [1, 2, 3]. На камчатском геодинамическом полигоне ИКИР ДВО РАН (Камчатский край, Елизовский район, п. Паратунка) проводит исследование высокочастотной геоакустической эмиссии в открытых водоемах с помощью систем направленных гидрофонов и векторно-фазового приемника. В экспериментах [2] было установлено, что за несколько часов до землетрясения происходит повышение интенсивности геоакустической эмиссии на пунктах наблюдений, расположенных на расстоянии сотен км от будущего очага. При этом направленность геоакустических сигналов обладают ярко выраженной анизотропией, что позволяют определить направление на источник напряжений. Одним из методов наблюдения за подготовкой сейсмического события может быть измерение интенсивности геоакустической эмиссии, вариации которой можно рассматривать как предвестник землетрясения. Исследование изменений в различных геофизических полях имеет большое практическое значение для разработки методов оценки сейсмической опасности.

Вариации интенсивности геофизических полей в сейсмоактивных регионах связывают с изменением напряженно-деформированного состояния в окрестности очагов землетрясений. Поля напряжений и деформаций горных пород земной коры исследовали Теркот Д., Шуберт Дж., Николаевский В.Н., Алексеев А.С., Добровольский И.П., Okada Y., Касахара М., Аки К. В работе [4] предложена модель дилатансии горных пород с источником напряжений в виде простой силы. В работах [5, 6] строится модель поля деформаций поверхности земной коры с мягким включением.

Необходимость обоснования того, что геоакустическая эмиссия является следствием деформационного процесса в области подготовки землетрясения, требует исследования зон дилатансии для случая двойной силы, как возможного источника напряжений в очаге землетрясения, и расчета зон геоакустической эмиссии, определяемых уровнями деформаций земной коры.

Основные положения, выносимые на защиту

1. модель зон геоакустической эмиссии, объясняющая особенности пространственного распределения источников сигналов в условиях деформационных возмущений 

2. механизм формирования анизотропии направленности геоакустических сигналов в упругом однородном пространстве 

3. оценка интенсивности геоакустической эмиссии в вязкоупругом приближении среды с учетом фрактальных свойств.
   

Моделирование зон геоакустической эмиссии в условиях деформационных возмущений : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 05.13.18 / Пережогин Андрей Сергеевич; [Место защиты: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный университет путей сообщения].- Хабаровск, 2010.- 77 с.: ил.