Изучение анизотропии упругих свойств и ее влияния на напряженное состояние пород верхней части земной коры: На примере Кольской сверхглубокой скважины
Диссертация
Практическая ценность работы состоит в оценке влияния анизотропии упругих свойств горных пород на устойчивость вертикальных горных выработок (скважин), пройденных в упруго-анизотропном массиве. Полученные результаты могут быть использованы при обработке данных сейсмических исследований земных недр, построении геофизических и петрофизических моделей строения земной коры, а также оценке… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Современное состояние проблемы
- 1. 1. Методы изучения упругих свойств горных пород
- 1. 2. Методы определения наряженного состояния массивов горных пород
- Глава 2. Разработка автоматического акустополярископа, состыкованного с персональным компьютером
- 2. 1. Обработка и представление результатов измерений, при ручном режиме проведения акустополярископии
- 2. 2. Механический привод поворотной платформы акустополярископа
- 2. 3. Методика работы на автоматической установке
- 2. 4. Определение величин скорости распространения упругих колебаний и показателей упругой анизотропии образца
- Глава 3. Упругие свойства и напряженно-деформированное состояние пород по разрезу Кольской сверхглубокой скважины
- 3. 1. Геолого-геофизическое описание разреза Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3) и ее окрестности
- 3. 2. Статистическая оценка распределения толщ пород в архейской части разреза СГ
- 3. 3. Упругие свойства пород по разрезу Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3)
- 3. 3. 1. Скоростные характеристики пород разреза СГ-3 при атмосферных давлениях
- 3. 3. 2. Оценка упругих свойств пород разреза СГ-3 при высоких давлениях и температурах
- 3. 3. 3. Анизотропия упругих характеристик горных пород верхней и средней части земной коры
- 3. 4. Влияние упругой анизотропии пород на напряженно-деформированное состояние контура горных выработок (на примере Кольской сверхглубокой скважины)
- 3. 4. 1. Напряженное состояние нетронутого массива под действием гравитационных сил
- 3. 4. 2. Напряжения на контуре вертикальной горной выработки круглого сечения под действием гравитационных сил
- 3. 4. 3. Напряженное состояние горного массива с вертикальной выработкой, заполненной жидкостью (буровым раствором) под действием гравитационных сил
- 3. 4. 4. Напряженное состояние горного массива с вертикальной выработкой, заполненной жидкостью под действием гравитационных и тектонических сил
- 4. 1. Оценка изменения плотности с глубиной
- 4. 2. Скоростная модель распространения продольных и поперечных волн в верхней и средней коре по разрезу СГ
Список литературы
- А.с.1 281 993, MKHG 01N 29/04. Акустополярископ для измерения упругости твердых сред. Ф. Ф. Горбацевич. Бюлл. изобр., 1987, № 1.
- Александров К.С., Продайвода Г. Т., Анизотропия упругих свойств минералов и горных пород., Новосибирск, издательство сибирского отделения Российской Академии Наук., 2000, с. 353.
- Александров К.С. Акустическая кристаллография. Проблемы современной кристаллографии. М.: Наука, 1975, с. 327−345.
- Бадалов О.Г., Губерман Д. М., Певзнер C.JI. Мониторинг пространственно-временных вариаций теплового поля в Кольской глубинной геолаборатории // Разведка и охрана недр, 2003, № 6, с.33−37.
- Бакулин В.Н., Протосеня А. Г. Использование поляризованного ультразвука для определения напряжения в массиве горных пород. Геофизические и геодинамические исследования на Северо-Востоке Балтийского щита. Апатиты, 1982, с.125−132.
- Быкова В.В., Шамина О. Г. Распределение поперечных волн в напряженной среде, содержащих систему ориентированных трещин// Изв. АН СССР. Физика Земли. 1988. № 12. С. 17−22.
- Воларович М.П., Левыкин А. И. Влияние давления до 40 кбар на упругие свойства некоторых породообразующих минералов.//Геофизический сборник, № 54, Киев: Наукова думка, 1973, с.441−444.
- Воларович М.П., Курскеев А. К., Левыкин A.M. и др. Исследование плотности горных пород Центрального Казахстана при высоких давлениях.// Изв. АН СССР. Сер Физика Земли, 1970, № 1, с. 46−51.
- Воче-Ламбинский архейский гео динамический полигон Кольского полуострова. Апатиты, 1991, с.46−53.
- Головатая О.С., Ильченко В. Л. Геодинамика и упругая анизотропия горных кристаллических пород // Матер. XIX Всерос. конф. «Строение литосферы и геодинамика». Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН, 2001, с. 13−14.
- Головатая О.С. Модель изменения плотности пород Кольской сверхглубокой скважины до глубины 20 км // Матер. III Уральской научн. школы по геофизике. Екатеринбург: Изд-во ООО «ИРА УТК», 2002, с. 23−27.
- Головатая О.С. Оценка влияния геодинамических процессов на упругую анизотропию образцов керна Кольской сверхглубокой скважины // Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков. Т. 3 Геофизика. М.: Изд-во РООУ ППГ, 2002, е. 200.
- Горбацевич Ф.Ф. Акустополяризационный метод оценки упругой анизотропии горных пород. В кн. Геофизические и геодинамические исследования на северо-востоке Балтийского щита. Апатиты, 1982, с. 112−124.
- Горбацевич Ф.Ф., Головатая О. С., Ильченко B.JT. Типы упругой симметрии метаморфических пород (по результатам акустополярископии) // Тр. X сессии Рос. акустического об-ва. М.: Изд-во ГЕОС, 2000, с. 194.
- Горбацевич Ф.Ф., Медведев Р. В., Смирнов Ю. П. Упруго-анизотропные свойства керна по разрезу Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3). //Изв.АН СССР, Физика Земли, № 4, 1997, с.3−12.
- Горбацевич Ф.Ф., Балаганский В. В., Иванова Н. Г. Акустополяриметрия и определение упругой симметрии горных пород. Методические рекомендации. Апатиты, 1990, 83 с.
- Губерман Д.М., Смирнов Ю. П., Тюремнов В. А. Релаксационные процессы и анизотропия скоростей упругих волн в пространственно-временных координатах в породах разреза СГ-3 (работа в печати).
- Динник А.Н., А.В.Моргаевский, Г. Н. Савин. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок. В кн. Труды совещания по управлению горным давлением. Академиздат, 1938, с.7−55.
- Епинатьева A.M. Кольская сверхглубокая скважина и ее влияние на сейсмические методы исследования.//Изв. АН. СССР, Физика Земли,№ 5, 1989, с.35−46.
- Ермилин К.К., Лямов В. Е., Прохоров В. М. Поляризационные эффекты в линейной и нелинейной кристаллоакустике. Акустический журнал, 1979, т.25, вып.2, с. 161−179.
- Забигайло В.Е., Белый И. С. Геологические факторы разрушения керна при бурении напряженных горных пород Донбасса. Киев: Наукова Думка, 1981, 179с.
- Загрузина И.А., Каплунов Л. Д., Киррилов А. С. Химический состав флюидной фазы микровключений в минералах Уральской сверхглубокой скважины СГ-4// ДАН СССР, 1989, Т. 308. № 3, с. 708−711.
- Запрягаев А.П., Исаев А. В. Оценка напряженного состояния и удароопасности пород и руд при бурении геологоразведочных скважин. Безопасность труда впромышленности. 1986, № 10, с.53−54.
- Зарайский Г. П., Балашов В. Н. О разуплотнении горных пород при нагревании. Докл. АН СССР, 1978, т.240, № 4, с.926−929.
- Иванов В.И., Белов Н. И. Закономерности разрушения керна при бурении скважин как критерий прогноза удароопасности пород. В кн. Прогноз и предотвращение горных ударов на рудных месторождениях. Апатиты, 1987, с.78−84.
- Ильченко В.Л. Природа упругой анизотропии керна Кольской сверхглубокой скважины. Автореф.канд.дисс. С.-Пб., 2000. 14 с.
- Исаев А.В. Разработка метода оценки напряженного состояния удароопасных пород по дискованию керна и выходу буровой мелочи. Автореф.канд.дис., JT., 1983, 17 с.
- Исследования распространения сейсмических волн в анизотропных средах. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1992, 192 с.
- Казаков А.Н. Динамический анализ микроструктурных ориентировок минералов. Л.:Наука, 1987, 272 с.
- Казанский В.И., Боронихин В. А., Ванюшин В. А. и др. Соотношения между деформациями, метаморфизмом и петрофизическими свойствами пород в Печенгском рудном районе. В кн.: Внутреннее строение рудоносных докембрийских разломов. М.: Наука, 1985, с.6−47.
- Казанский В.И., Кузнецов О. Л., Кузнецов А. В., Лобанов К. В., Черемисина Е. Н. Глубинное строение и геодинамика Печенгского рудного района: опыт изучения Кольской сверхглубокой скважины. Геология рудных месторождений, 1994, т.36, № 6, с.500−519.
- Калинин В.А., Ефимова Г. А., Наумова Е. В. О методике построения петрофизических моделей земной коры на примере Кольской сверхглубокой скважины. Физика Земли. 1995, № 10, с.20−25.
- Калинин Э.В., Панасьян Л. Л., Широков В. Н., Артамонова Н. Б., Фоменко И.К.
- Моделирование полей напряжений в инженерно-геологических массивах. Из-во МГУ, 2003, с. 261.
- Кольская сверхглубокая. Исследование глубинного строения континентальной коры с помощью бурения Кольской сверхглубокой скважины. М.: Недра, 1984. 490 с.
- Лебедев Т.С., Корчин В. А., Савенко Б. Я. и др. Петрофизические исследования при высоких Р, Т-параметрах и их геофизическое приложение. Киев, Наукова Думка, 1988, 248 с.
- Литвиненко И.В. Сейсмические границы земной коры Балтийского щита. В кн. Восточная часть Балтийского щита (геология и глубинное строение). Л.:Наука, 1975, с.151−155.
- Ловчиков А.В. Концептуальный подход к проблеме прогноза горных ударов на рудниках // Сб.: Геомеханика приведении горных работ в высоконапряженных массивах. Апатиты: изд. РИО КНЦ РАН, 1198, с. 150−161.
- Мак-Скимин Г. Ультразвуковые методы измерения механических характеристик жидкостей и твердых тел.// Физическая акустика. Т. 1, ч. А. М.: Мир, 1966, с.327−342.
- Марков Г. А. Тектонические напряжения и горное давление в рудниках Хибинского массива. Л.: Наука, 1977, 2.13 с.
- Медведев Р.В. Состояние кристаллических горных пород в стенках глубоких и сверхглубоких скважин. В кн.: Механика горных пород при подземном строительстве и освоении месторождений на больших глубинах. Л.: Недра, 1983, с. 128−133.
- Мезон У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультраакустике. М.: ИЛ, 1952. 419 с.
- Моисеенко Ф.С. Геолого-геофизическая модель земной коры с учетом данных
- Кольской сверхглубокой скважины. Вестн. Лен. ун-та. Сер.7: геология, география, 1986, вып.4, с.9−15.
- Петрашень Г. И. Распространение волн в анизотропных упругих средах. Л.: Наука, 1980. 280 с.
- Разрушение. М.: Мир, 1976, т.7, 4.1, с. 73.
- Резанов И.А., Абдрахимов М. З., Бессмертная Е. К., Злобин В. Д. Глубинная структура Печенгского синклинория.//Изд.высш.уч.зав., Геология и разведка. 1978, № 12, с.25−37.
- Рекомендации по изучению напряженного состояния пород сейсмоакустическими методами. Ред. А. И. Савич, Б. Д. Куюнджич. Москва-Белград, 1980, с. 82.
- Савченко С.Н. Закономерности формирования напряженного состояния структурно неоднородных массивов горных пород. Автор, док. дис. Апатиты, 1994.
- Структуры медно-никелевых рудных полей и месторождений Кольскогополуострова. Ред. Г. И. Горбунов. Л.:Наука, 1978, с. 160.
- Уайф Дж.Э. Возбуждение и распространение сейсмических волн. М.: Недра, 1986.261 с.
- Федоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах. М.: Наука, 1965. 386 с. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Под ред. Дортман Н. В., М.: Недра, 1976, 527с.
- Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика. М., Недра, 1976, 527 с.
- Фукс К. Сейсмическая анизотропия и состав континентальной подкоровой литосферы// Докл. На XXYII международн. геол. конгрессе, секция С08, Т.8. М.: Наука, 1984. С.43−52.
- Шаров В.И. О новой трехслойной сейсмической модели континентальной коры. Геотектоника, 1987, № 4, с. 19−30.
- Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высш. школа, 1976, 391 с. Ямщиков B.C. Волновые процессы в массиве горных пород. М.: Недра, 1984, 271 с.
- Berthelsen A., Marker М. Tectonic of the Kola kollision suture and adjacent Archean and Early proterozoic terrains in the northeastern region of the Baltic shield. Tectonophisics. 1986, v. 126, № 1, p.31−58.
- Babuska V. Elasticity and anisotropy of dunite and bronsitite// J. Geophys. Res. 1972. V. 77. N 35. P. 6955−6965.
- Chapman C.H. and Shearer P.M. Ray tracing in azimuthally anisotropic media. 1. Results for models of alighed cracks in the upper crust// Geophysical J. 1989. V.96, N 1. P. 64−101.
- Crosson R.S., Lin J.W. Voight and Reuss prediction of anisotropic elasticity of # dunite// J. Geophys. Res. 1971.V. 76, N 2. H.570−578.
- Heim A. Mechanismus der Gebirgsbildung. Basel, 1878.
- Kern H., T. Popp, R.Schmidt. The effect of deviatoric stress on physical rock properties.//Surveys in Geophysics 15: 467−479, 1994.
- KTB Report 90−8. Results of geocientific investigation in the KTB field laboratory, Hannover, 1990.
- Pavlenkova N.I. Generalized geophysical model and dynamic properties of the continental crust.//Tectonophysics.l979, v.59, p.381−390.
- Рорр Т., H.Kern. The fluence of dry and water saturated cracs on seismic velosyties of crustal rocks a comparison of experimental data with theoretical model. // Surveys in Geophysics 15: 443−465, 1994.
- Roberts G., Grampin S. Shear-wave polarization in a hot dry rock geothermal reservoir: anisotropic effects of fractures// Int. J. Rock Mech. and Min. Sci. 1986. V. 23, N4. P. 291−302.
- Roe F.J. Description of crystallite orientation in polycrystalline materials// J. Appl. Phys. 1965. V. 36, N 6. P. 2024−2031.
- Thomsen L. Weack elastic anisotropy .//Geophysics, 1986, v. 51, p. 1954−1966. Tsvankin I. Reflection moveout end parameter estimation for horizontal transverse isotropy.//Geophysics, 1997, v.62, p.614−629.
- Voigt V. Lehrbuch der cristallphysik. Verlag von B.G.Teubner, Leipzig und Berlin. 1928. P.978.
- Walsh J.B. The effect of cracks on compressibility of rock.//J. Geophys. Research, v.70, № 2, 1965, p.381−389.