Акустическая эмиссия дискретной геофизической среды тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.06, доктор физико-математических наук Мухамедов, Валерий Аширович

• Мухамедов, Валерий Аширович
• доктор физико-математических наук
• 1993

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Мухамедов, Валерий Аширович

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕДВЕСТНИКОВ: ПЕРКОЛЯЦИОННЬМ ПОДХОД

2.1. Моделирование дискретной геофизической среды.

2.2. Вариации сейсмоакустической эмиссии в дискретной геофизической среде.

2.3. О наблюдениях скоростей уппугих волн с целью прогноза разрушения геофизичнской среды.

2.4. Построение иерархии прогностических признаков.

3. ДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ.

3.1. Математическая структура огибающей и методы определения Фрактальных размерностей.

3.2. Анализ структуры выбросов огибающей.

3.3. Результаты регистрации САЗ

3.4. Анализ аппаратуры.

3.5. Обсуждение результатов

3.6. Механизмы генерации САЭ - фронты самоорганизованного критического состояния.

3.7. Аномальное акустическое излучение перед местным землетрясением.

3.8. Фрактальные размерности региональной сейсмичности

3.9. Фрактальная структура сейсмичности и самоорганизованное критическое состояние.

4. РЕЛАКСАЦИОННЫЙ ПОДХОД К СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И СЕЙСМИЧНОСТИ

4.1. Процессы с фрактальным временем в сейсмоакустике и сейсмологии.

4.2. Универсальность функций релаксации динамических процессов в земной коре.

4.3. Динамическая модель иерархической дискретной среды.

5. ВЬВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Акустическая эмиссия дискретной геофизической среды»

Актуальность работы. Исследование структуры материалов земной коры и процессов их деформирования является важнейшей проблемой для многих отраслей науки и техники - от задач прогноза землетрясений и расчета устойчивости земляных склонов до задач контроля состояния нефте- и газоносных пластов при технологических процессах нефте- и газодобычи.

Упругие волны являются наиболее удобным инструментом изучения структуры и свойств материалов земной коры.Традиционная сейсмология и сейсморазведка имешт дело с длиннопериодными волнами»однако для изучения более тонких деталей структуры необходимо ис

ПППЬЧПРЯТЬ ПППРР пнгпкир илгтптн иппрплимй Ич-чд ГМПКИПГП ППГ

It WVtW W W М V* * » W WlfiW W Ы M W W4»<tw 4MW » W i M ** WM* W W + * t W W ЪА W Л А Ы» Ы t* W « W *AW* лощения и рассеяния высокочастотных волн прямые исследования параметров таких волн ограничены малыми масштабами длины и приме-няяштся в основном в шахтной геоакустике. Исследования геофизической среды связаны с наблюдениями по большим площадям и большим масштабам длины, и из акустических величин для таких исследований наиболее перспективными являются наблюдения сейсмоакус-тической эмиссиисбАЗ»высокочастотный сейсмический шум) - естественное излучение акустического диапазона»постоянно присутствую- . щее на любом участке земной коры. Помимо сравнительной простоты аппаратуры и методики наблюдений» САЗ имеет ряд других преимуществ - если параметры распространенна упругих волн дашт информацию об интегральных характеристиках среды в целом» параметры САЗ несут информацию о локальных процессах перестройки структуры земной коры и о кинетике процесса.

Цельработы. Целью работы является исследование меха низмов генерации акустических сигналов при различных процессах перестройки структуры земной коры так, чтобы особенности в поведении сейсмоакустических параметров можно было использовать для идентификации процессов перестройки структуры геоматериалов.

Вариации интенсивности САЗ, начиная с работ М.С.Анциферова в 40-х годах С1,2],используются для прогноза горных ударов в шахтах и рудниках. Первые акустические наблюдения с целью прогноза землетрясений в начале 50-х годов также были выполнены М.С.Анцыферовым с сотрудниками,хотя,конечно,сам факт вариаций микро- и ультрамикросейсмической активности можно,отыскать и в более ранних сообщениях сейсмологов.Однако до последнего десятилетия исследования САЗ с целью провоза землетрясений носили зпи

ЧЛПиРГКИЙ УЛПЛИТРП Трппртииогиир и иИГПРПИМРНТЛ ГТЬНМР МРГПРППР»Я

W 4 W W»t<««4 4 W + * W U ^ W *«« «WW*««»W tt W»t Wii U^ltMWt* t UVt W44MW ««W ния акустической эмиссии при разрушении лабораторных образцов, достижения физики разрушения материалов повлекли за собой возрастание интереса к экспериментальным и теоретическим сейсмоа-кустическим исследованиям. Начиная с 1977 г. в США регулярно ппгтлпатга мриптшяплттннр кпнгпрпршши пп яиттгтииргипй чмиггмм п

1^1 WM * WIM М WlU^gtlW^ W^itMW *» W «4^ W^/ W 4lb^«4«4 ««W W t I* * w W44WC4 V/M«* W w«*44 Ы голгпгииргину гтпиктттяу и идтрпидпду Игрпвпппдниа в соортрипм

Л W W««W« «« «WW W «у gti < <« 4MU » f WiT4W^WA/U«4<«M W W WMW « W««WM

Союзе повлекли за собой открытие явления модуляции САЗ длиннопе-риодными деформирующими процессами . (Л.Н.Рыкунов,0.Б.Хаврош-кин,В.В.Цыплаков,1983 г.) .Результаты исследований показывают, что наблюдения САЗ позволяют получить новую информацию о структуре земной коры и динамике процессов ее деформирования,что необходимо при разработке методов прогноза землетрясений (Б.Карры-ев,В.Косарев,0.Хаврошкин,В.Цыплаков и).

Земная кора в процессе своей эволюции оказалась расчлененной на блоки различного масштаба - от зерен горных пород до тектлиииргкиу пгтмт Кпяггииррияа п nuuurmn пипяясг грйгмпгтлгиа ппндг

4 W 44 4 4 »WWt«4«<» •4 ф 4 W Wit * W W itttt WW WM«4»WMUm* W W«»WtMW*4Wi «4М4 } W V ко.моделирует земную кору как стратифицированный континуум. Та—| кое описание коры методами механики сплошных сред оказывается} i эффективным при анализе распространения длиннопериодных упругих< волн и при описании разрывов земной коры при землетрясениях ме-^ тодами теории дислокаций. Однако при анализе процессов деформипппдииа 6louuo^ гтпцитипы кппм ко«тмиття пьммр мппрпи пкя'эмояттга

I UviU 444 Wit ^ ОГМ 44W^4A ti W4t * « t 4 t J М W4 W 4 4 4« W W«4«4 W44MW4«4rf WtU 4 W W4 неэффективными, поскольку при их использовании теряется информация о процессах,сопутствующих деформации и которые могли бы выступать в качестве прогностических признаков готовящегося события R кгтяггииргипй тпяктпдир пяоттримр ипчтиштттмя нягтипярт «4М» + М * * V4U W W 4 4 t W W 44 W 14 4 р М44 4 W W 4 4 W WW ^ Д М W4444W 4 4 W 4 * 4 «44 4 ^J Д MtM t4W W 4 JJ 4 4 W • при достижении действующих напряжений предела прочности,и разрушение такой структуры есть мгновенный акт без каких-либо сопутствующих процессов.Поэтому классические континуальные модели не дают необходимой прогностической информации.Большей прогностич-ностью обладают модели накопления повреждений и развития ансамбля трещин. Однако при анализе САЗ в рамках таких моделей появляотга нрппрппппимяа тплпнпгтк* кян я пямкяу мппрпрйг тпришнппЛпя

W 4 W W4 4 4 W 4 4 W W^WHtltMWVt i ^ig^44WW 4 W « 14M4t W ^ MMttWtt UiW^WVty 44 4 W M^«444 W W Wb зования совместить постоянно присутствующее высокочастотное акустическое излучение с наблюдаемой целостностью излучающей области?

Иначе обстоит дело при явном учете дискретного строения зем-, ной коры.Макроскопические напряжения в дискретной среде,состоя-/ щей из блоков различного масштаба,передаются через силы,действующие на контактах соседних элементов.Деформирование такой среды 7 -» неизбежно сопровождается проскальзыванием по границам злементлп итл ГЛППППЛИПЯРТГО UQnilUPHMPM ИПППГМУ PfllTH ТП РРТЬ Р РЙРМПЛ —

A WW ^ * * W W WW W * W M <tw twill! W M gt ««It W WW*** £ * W W W * W W W •* W *•* w M кустической эмиссией. Сейсмоакустичекая эмиссия,таким обрачпи пидчнпяртгс ппамл гпачлннлй г пртппмлтщпнннмм ППП"РСС*ИИ п земной коре и распределением элементов коры по размерам.

Хотя блочная неоднородность и дискретность земной коры,например, в геологии ,известны очень давно, в сейсмологии,сейсморазведке и сейсмоакустике при анализе распространения сигналов эти особенности не учитывались. Концепция естественной кускова-тости пород для задач геомеханике сформулирована сравнительно недавно СМ.А.Садовский,1979г.,см.[4,53)и пока не получила широкого применения при построении моделей подготовки землетрясений. V

ПАптипинй лилпитирриий nfi^nn ртшрртдшгшиу мппрпрЛ П0ЛГ0Т0пим

W W * * М • * Ш * * МИ* « * * *W W ***** * W W W W * WQIMH^***» М» w |U| W W* W liWMt W i У w«*<* ^ u * *

И.П.Добровольским [03.3a прошедшее время предложено еще несколько моделей подготовки,однако они оперируют либо с трещинами в континуальной среде,например,модель диффузионного прорастания трещини Л.Кнопова и Я.Каган [93,либо рассматривают динамику едиининлгп плч гтпмл Г71 R нлртпатпрй плйптр клнтмнил пкннр мппрпм hp * * * * * * W * W ^ MWW* WMW k » rf 4 W Atuw * W И* кЦ W • * W W»W W * W * * W * * * «44» JJ WkV4 W«4M W Ш W |H) W M4*4 * * W рассматриваются. Из моделей подготовки, которые явно учитывают блочное строение земной коры и допускают достаточно строгую формализацию ,остается единственная модель разрушения геологически текстурированной среды(РГТС) И.Л.Гуфельда и И.П.Добровольно-гоСЮЗ.

Модель РГТС рассматривает движение блоков в каком-либо отдельном районе,масштаб которого неявно задается размерами области наблюдений.В некоторый момент стадия самосогласованного движения блоков переходит в стадию формирования области консолидированных блоков .Далее протекает стадия разрушения этой области,завершающаяся собственно землетрясением и возвращении среды в гтлпив1 гямпгпппдгпяднипгп ппнирниа R млпргтм РГТП ппрпппплгдртw » М|Ы|«»ш wwimw W wi шм w w wwttttw i w ^w««M*w»*<* v* f W «а wiiiit * * * w w^t» mw * ся,что для описания стадии разрушения области консолидации можно ппгпп пь-чппятьга клнтмштд ггьннми мппрггамм ндилппрниа и чплпттши

W W W»«W««WW WWW « WWW* *«WA* t M W w W4W44444A *«Wt«4Wlt»tW*»l4ll» «« W W треиин: моделью лавинонеустойчивого трещинообразования (ЛНТ),ди-латантно-диффузионной моделью (ДД) [11,123 или их модификациями. Возможно,такой комбинирванный блочно-континуальный подход окажется эффективным при анализе пространственно-временного поведения сейсмических или сейсмоакустических параметров при очень больших масштабах длины.При промежуточных масштабах длины при попруппр qt пгтпиипй спепм и ипитмнцялкылй fnfinarTM «"«глпитании^ A W W«»W ^ W W A W М A W А А 4 W А 4 W^i W |Ы| 444 А А 4 4 W 4 4 * А 4 А А Д ЪАМ» W A A W А А Ъ WW «ГА Wb W A A A A A W A A W W Л возникают трудности с выбором подходящего масштаба усреднения. Принятая картина сейсмического движения блоков по крайней мере дванды демонстрирует критическое поведение - в момент формирования области консолидации и в момент разрушения, этой области.В критических точках характерный радиус корреляции этих задач гтпрмитга к пргипмринпгти и п чяпдия* птгптгтштрт кяилй-гшАп

W 4 ^ W<U«* * W MA 4 4 W WWAAWAAW AAAWW A A* ^ A A W WWk^M 4ЪА4» WAWQAWAWQWA AAWbAA W A A Ktltw W рш1тпрнннй удплитрпннй мдритяй ппчвппотинй ипппритнп пплярттм

44 ^ A ^WAAAAAAAA AAW4|J Wtt * W ^ 44 44 444 M W MA * W» W ^ A 4 W W W W V4U4 Ш A A A A nUp^Wii 4 A 4 W 44^ W W W W 4*4

ИГПРПНРНМР ППМ ПРПРУППР К ИЛНТИНШШИ ЯтИУ ТП1ГПНПСтрЛ МПЯНП Hqfip

Д W^i W|U|AAWAA4AW ii^AA 4*W£^W«4WfJ|W A A 4t W44 » {JM Q t W 4 «441 I t Wit 444 W A444W A4WWW жать,если в рамках РГТС оставаться на позициях дискретной блочной среды.Однко такой подход .требует изменить формулировку причины возникновения землетрясений. Если в континуальном подходе критическими условиями являлись условия старта магистрального разрыва,то в дискретном блочном подходе таковыми являются условия потери устойчивости блочной нонсолидиованной структуры,Подобные задачи требуют для своего решения определенного уровня

- э развития физики сильно неоднородных сред.В последнее время большие успехи в этой области были достигнуты на простейшей модели замороженного беспорядка - перколяционной теории, которая широко используется во второй главе настоящей работы.

Применение перколяционной теории к механике горных пород йпрппнр пгтпридртга п пабптятг Т Л Чр пмпчрГ \ fi-1 R1 Q Q Нрппырия м

WttW^W М W Ы W • ^ W * М W 4 WM W М WW* М4» 4 4 4* 4 » W»4<4^4|W W Ь * W * W j f *» ф 4» 4 W W Jrf M W M V4 44

В. Й.Мухамедова С19-20]Д.Маддена [21] и др. В этих ранних работах используется континуальный подход к разрушению материалов. Перокляционный подход позволяет обосновать экспериментально найденный концентрационный критерий разрушения С,Н.Буркова, В.А.Петрова, В.С.Куксенко и др. [22] и получить ряд других полезных соотношений. Подробное изложение этих вопросов дано в монографии Т.Л.ЧелидзеС18].

В настоящей работе перколяционная теория используется вдля дискретной среды в ином варианте.Геофизическая среда представляется как случайная упаковка дискретных элементов и проводится отображение такой среды на случайнуш упругую сетку пружин и точечных масс. Такой подход для моделирования свойств геофизической среды впервые использован Мухамедовым [23,24],Бердыевым и

Мпулмрпппыи ГРР11 и чякгтидртга в глрпгиплтрм Ряггмлтпмм пппгтрйший

4 JJ «*М М W ^ W Ы М4» Ь Ы W * 4 * W M44V44M 4WW A W «*4 W WM4W f^ Д Mi М^ W «4» # * U W W М W 4 ^ 44М4 WW 4 W44W4444 тип горной породы,состоящей из связанныз зерен и соответствующего мензеренного пространства.Каждое зерно может быть представлено точкой в пределах зерна, каждый контакт между зернами может пить гтпрпгтяп rrpw r r«ttp ппгм грочмпяшстрй ппр тяииу tq4wm Ппм тя

W4* 4 W W^W 4 WWV4W44 W Mlt^W |Ц Q 4 (4^ W4rf V4 W M W WW M^ W 44 fM|M W * U444444 4 W 44444 4 44^44 4 W ких упрощениях задача о нагружении горной породы эквивалентна задаче о наружении случайной упругой сетки.Задача об упругости случайной сетки возникает при изучении упругости полимерных гелей и,в свою очередь,эквивалентна задаче об электропроводности случайной сетки сопротивлений [ 64 1: если сетка испытывает упругую деформацию,при которой смещение i-ro узла из положения равновесия есть х^ ,то энергия такой деформации записывается в

РИПР

F= I к-- (х, - х- ^ , гпр ппгтлаиияа иппцгпгтн К птпмицл пт ыппа тпаккп ппа гпрпинрн

4 JMj W ttww 4 WW»t»««WM* giij* jj* W W » <» W t »»«» t»iM W 4 * * Д * WM*W»*W ^VtM W W W|M|«*»*W4k ных дугами ближайших зерен i и j. Условия минимума упругой энергии сводятся к условиям взаимной компенсации всех сил,действующих на каждое зерно

Y. К;-, (х- - х-) = 0 для всех 1. о J J

В задаче об электропроводности сетки сопротиввлений К---проводиj мость участка сетки сопротивлений меджу узлами i и j ,а уравнения равновесия соответствуют закону Кирхгофа.Подобие уравнений движения между электрической и механической задачами позволяяет использовать перколяционную теорию для решения геофизических задач.В Приложении (П.1) дан подробный обзор такого подхода с учетом ИРКТПГШПЙ ппмплпн ппппгпй пмгипртипй чяпяии Рястмтмр чтпгп W *М W W 4* i W^itWIt 44^/44^ W 4В Э f Э W*» 14 W 44|rf W 4 44W J4 WM^M 444 А * W W W 4 4 4 4 4 W W 4 W 4 W подхода для геофизических задач позволяет с новых позиций обоснлпять мчпргтннр пппгипгтмиргимр ппмчняим пдчппирниа и инаиить

44 W W 4 М 44WWWW 4 4 4 44 W 4 4 W 4 4 4 W W 4 4 4 4 W W4444V* 4 4 J^ 4 4 W 4 4 4 4 Л 4 ^ *}М W44I4M «4 W44V4W «4 • bf ряд новых (Бердыев A.fl.Духамедов В.fl.,1987С15,26-27]).Если в ранних моделях подготовки землетрясений,например ЛНТ и ДД-моде-лях,прогностические признаки основывались на изменениях средних значений величине т.е. первых моментов некоторых случайных величин), характеризующих свойства среды,например,модулей упругости,то в предлагаемой модели перколяционной упругости обосновываются и предвестники следующего уровня.Оказывается,что в критических точках образования и распада области консолидации проявпасттга дяпнлинм hp тппкил папину нп и птпгшу мпмрнтлп нлппэтпяр

W«WAM« 4 W Hi t«W * W«« W«*W ^ 44 W 44 W 4 W^Mt* 4(4 W 41» W 4 4 4 WW «»Ъ4 W «44У W mux величин,например,относительных дисперсий скорости упругих пп пи^П^/И^нпм мнтрнгиинпгтм грйгмллиттгтииргипй чмигим&В' Пли

WWV444*"' « / « 44*444 «444 4 W44W«4W44WW 4 4 4 W Wll WMWUtiQ W 4«4 4WW44W«4 W 444 4 4 W • 4« 4 ** W # W 4 44^44 таком подходе усиление неоднородности среды в критических точках служит прогностическим признаком.Во второй главе предлагается такие использовать в качестве прогностических признаков аномальное поведение высших моментов наблюдаемых величин, что позволяет получить иерархии прогностических признаков.

При натурных исследованиях сейсмоакустических сигналов возникает ряд методических задач,первая из которых - корректный выбор периода усреднения,по которому вычисляются первые и вторые моменты наблюдаемых сигналов,Оказывается, что для САЗ выбор корректного периода усреднения не всегда возможен,Например, для частот около 120 Гц статистическая дисперсия (^наблюдаемого сигz 2 Н нала зависит от периода Т наблюдения: 6~Т , Н - 0,1-0,2, даже для времен наблюдения порядка суток. Обсуждение подобных особенностей САЗ проводится в Главе 3 на основе фрактального броуновского движения,которое обладает подобными свойствами.В зтой главе вычисляется ряд фрактальных размерностей и критических индексов САЗ и устанавливаются соотношения между ними.Найдено,что САЗ-сигналы имеют двухмасштабную фрактальную структуру с характерным временем кроссовера между масштабами т - 60-100 с, и на каждом масштабе САЗ характеризуется набором фрактальных размерностей (Мухамедов,1989 С 161 ,2003 ).Особенности сигналов САЗ предъявляют специфические требования к моделям, претендующим, на объяснение механизмов генерации САЗ. Здесь уже недостаточно статических моделей,использованных в Главе 2,и необходимо применять пмидммиргкир мппрпи ПгпЛрнипгти гтппитипн ПОЯ ппчпппашт мгкдть

ItltMMIi twwtlttw MU^WVtlt 4 MWWWW**»*WW • « » Wt^gtttg^iM Wt« W ««WWW WVtMIW * 4»W*»Wt » w механизмы ее генерации в области критических явлений. Если более детально рассматривать описанный выше процесс, приводящий к формирований упругой сетки нагруженных дискретных элементов, то мы видим,что при переходе от рыхлой структуры элементов к плотноу-пакованной в среде неизбежно возникают фронты переупаковки элементов. Особенности этих фронтов заключаются в следующем. Если такие фронты возникают,то,очевидно,они являются наиболее энергетически активными источниками акустической эмиссии,Зти фронты являются критическими,так как оперируют вблизи точки механической устойчивости дискретной среды. И эти фронты являются также самоорганизующимися в том смысле,что возникают при любом деформирующем воздействии на дискретную среду и не требуют для своего создания како&либо подстройки управляющего внешнего воздействия на среду (Мухамедов,1990 Е1623). Анализ фронтов самоорганизующейся критичности в приближении градиентной динамической перко-ляции позволил объяснить структурные особенности сейсноакусти-ческих сигналов.В этой же главе методы,развитые при анализе

ПОЯ-гигндппя ппимрисштга ппа дня пичя пргипняпъипЛ грйгиминпг

W 1* W we»* ttMWtW W f |»М W4»M*«W • W М» U»*M««(»WW W * «4 W 14UW4 W *» W ** WWI4W4I444 *** W W ти.Подобие процессов на макро- и микроуровне - фрактальность САЗ и фрактальность региональной сейсмичности на временной и на чнрпгртмиргипл при - ппчдллатпт ппрпллпптеить итп пргмпняпьняа

W4tW^t W 4 «4 4W W44W44 WW*» ««WWW WV4M4M t »»JrfWfrf|*»W«r*W»*»***M£ »*W W * <4U UUVi W14WU сейсмичность также является проявлением самоорганизованного критического состояния, но уже для системы блоков земной коры (Мухамедов, 1991 Ш).

В Главе 4 подробно анализируется фрактальная структура группирования во времени выбросов САЭ-сигналов и сейсмических событий, которая не находит объяснения с точки зрения концепции самоорганизованного критического состояния.Проводится систематизация акустических и сейсмологических наблюдений в терминах процессов с фрактальным временем,Змпиричесие закономерности, выявленные при изучении группирования выбросов САЗ и сейсмических событий,по частотной зависимости затухания упругих волн в образцах горных пород и затухания сейсмических волн,по ползучести геоматериалов и по затуханию афтершокоф после крупных землетрясений записываются с единой точки зрения как функции релаксации соответствующих механических величин и показывается,что для всех рассмотренных процессов функции релаксации имеют едную форму ал- о£ гебраического затухания ip(t)~t ,где показатель eL играет роль фрактальной размерности временного подобия. Тем самым устанавливается, что функции релаксации различных динамических процессов в земной коре в гигантском диапазоне масштабов времени и размера имеют универсальную форму(Бердыев,Нухамедов 1987, [26]). Обсуждаются причины такого универсального поведения и показывается,что такое поведение может быть объяснено на основе иерархического строения материалов земной коры.Строится динамическая мппрпк ПРПРГТПЛЙКИ РТППИТППЫ чрмыпй ИППН и пЛПТЯПЛШТГО НРИПТПГШР W ^ WM« w * A W jf* W W * Jrf W <*»»«» W k f Э * g Jj M WWM»**W«* »• W M W W W ^ M*^|MM« * W Mt »• W *» W 4 M w ее свойства (Мухамедов В,A.,1988 [48]).

Приложение к работе состоит из двух разделов.В первом дается обзор теоретических и экспериментальных работ по изучении механических свойств дискретных упругих материалов с точки зрения упругой перколяции.Во втором разделе обосновывается вычисление фрактальных размерностей временного и энергетического подобия методом кумулятивного корреляционного интеграла (Нухаме-дов,1990).

5 Заключении сформулированы основные выводы работы.

ОиТПП ИНПЛЯГЯРТ РРГИП rrmfinwmn ппичндтр пьипгть гптпнпи«или плйпt* w * w * wm w«y * w»«g м f * * w * »м i wv* w w * w w w * f ^««««««мм w w раторий акустической эмиссии и молекулярной акустики ФТИ АН ТССР, в первую очередь В.А.Нурадову и Б.А.Сеидовой,в сотрудничестве с которыми на протяжении многих лет выполнялась эта работали руководители отдела акустики академику А.А.Бердыеву, по настойчивому предложению которого и постоянной поддержке были начаты и продолжаются сейсмоакустические исследования.

Автор выражает также своа признательность сотрудникам Института сейсмологии АН ТССР к.ф.-н.Б.С.Каррыеву и к.ф.-м.н. Е.Г.Канелю, совместно с которыми были получены результаты по региональной сейсмичности.

2.МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ: ПЕРКОЛЯЦИОНННИ ПОДХОД

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Мухамедов, Валерий Аширович, 1993 год

1. Рыкунов Л.Н. Даврошкин .О.Б. ,Цыплаков В.В. Модуляция высокочастотных микросейсм.//Доклады АН СССР.1978.т.238,п.2

2. Садовский М.А. Естественная кусковатость горной породы.//Доклады АН СССР,1979.т.247,п.4.-с.829-831.

3. Садовский М,А.,Писаренко В.Ф.,Родионов В.Н. От сейсмологии к геомеханике.//Вестник АН СССР.1983.п.1.-с.82-88.

4. Добровольский Й.П. Механика подготовки тектонического землетрясения .М.: ИФЗ им,О.Ю.Шмидта.1984.

5. Carlson 3.M.,Langer 3.S. Mechanical model of a earthquake fault.//Phys.Rev.A.1989.v.40,n.11.-p.6470-6484.

6. Мячкин В.И.Процессы подготовки землетрясения.М.:Наука.1978.232с.

7. Костров Б.В.Механика очага тектонического землетрясения.-М.:НаукаЛ 975.

8. Райе Дж. Механика очага землетрясения.М.:Мир.1982-217с.

9. Бердыев А.А.,Мухамедов В.А. О флуктуациях скоростей упругих волн в окрестностях фазовых переходов. 11 Межд.симп. по нелинейной акустике.Труды.Новосибирск.1987.т.2.-с.16-19.

10. Челидзе Т.Л. Перколяционная модель разрушения твердых тел.// Плипдпн QH ГПГ.Р 1Q74 т ?4fi л 1 -г R1-R4W 4 44* WWW* ф * W « W 4 ф М 4 W ^ tt » <4 * W ф W .4 W * ф

11. Челидзе Т.Л.Колесников Ю.М. Моделирование и прогноз процесса разрушения в рамках теории протекания.//Физика Земли.1983 п.5.-с,24-34.

12. Челидзе Т.Л. Методы теории протекания в механике геоматериалов. М.:Наука.1987 136с.1Q Брппмрд Р Q Ыиудмрпли й О П тппмиплпдими мдиплтПршИ"" И якпг

13. Бердыев A.A.,Мухамедов В.А. Акустическая эмиссия хрупкого разрушения. -Межд.конф."Ультразвук".Прага.1981. т.2.-с,203-207.

14. Madden Т.A. Microckrak connectivity in rocks.// 3. Geophys.Res. iqR3 и RR n R1 -n RRfi-HQ?

15. W W W * * *WW^44»W4* ^ * W W W WWW*

16. Иурков G.Н.Петров B.A.,Куксенко B.C. Концентрационный критерий объемного разрушения .-В кн.:Физические процессы в очагах землетрясений. -М. Наука. 1980-е. 78-85.

17. Мухамедов В.А. Теплоемкость и термический крип кусковатой среды. -Всесоюз.совещ,геотерм.иссл.Средней Азии и Казахстана 'ТИСАК-83" Тез.докл.Ацхабад.1983.

18. Мухамедов В.А. Фрактальные особенности геоматериалов при нагру-жении.-В кн.:Молодые ученые Туркменистана большой науке.Ашхабад,1983,с.423.

19. Бердыев А.А.Духамедов В.А. О напряженном состоянии кусковатой гпрпм //Ллкпяпн ОН Г.ППР 14RF» т PR 1 п 4 -г Я17-ЯР1W W jMj М» ft ' t |>^Wtt«tU|^M 4«i« WWW* t ** W ф W * * WW* 4

20. Бердыев А.А.Духамедов В.А. Землетрясения фликкер-шум.// Доклады АН СССР. 1987.т.297,п.5.-с.1077-1982.

21. Мухамедов В.А. Вариации сейсмоакутической эмиссии в геофизической среде.//Изв.АН ТССР.ФТХГН.1989 п.5.-с,46-51,

22. Бердыев А.А,Духамедов В,А. Два типа затишья в сейсмоакустичес-ком прогнозе местных землетрясений.//Доклады АН СССР.1983.т.270, п.1.-с.68-71.

23. Кадап Y.Y.,Knopoff L.P. Statistical study of the occurence of Shallow earthquakes,//Geophys,3.1978.v.55,n.1.-p.67-86.

24. Kagan Y.Y.,Knopoff L.P.Stochastic synthesis of earthquakeгя1\я1 лп« //Л Gpnnhvc Rp<! 1QR1 и Rfi n R4 -л ?RR3-?Rfi?WM W V* ft w g ^ ft / * V ftWWW£-r*4vJ^ftft«Wt>'ft ft W W ft ft V ftWW^ftftftW ft ф ft Ы W W W M W W M ft

25. Федотов С.А.,Чернышов С.Д.,Чернышова Г.В.,Викулин А.В.Уточнение границ очагов землетрясений, свойств сейсмического цикла и долгосрочного сейсмического прогноза.//Вулк.и сейсм.1980.п.6.-с.52 -67.

26. Йурыгин А,М.,0динец М.Г. Долгосрочный статистический прогноз пространственно-временной плотности сильных землетрясений.// Вулк.и сейсм,1984. п.6.-с.92-102.

27. Смирнов В,Б. Трансмасштабные временные особенности сейсмического процесса.-Автореф.дисс,.к.ф.-м.н.М,1986. 21с.ЗЗ.Старовойт Ю.О.Автореф.дисс.к.ф.-м.н.М.1987. 22с.

28. Рыкунов Л.Н.,Смирнов В.Б.,Старовойт Ю.О. Об иерархическом характере сейсмической эмиссии.//Доклады АН СССР.1986.т.288,п.1.-с. 81-85.

29. Рыкунов Л.Н.,Смирнов В.Б.,Старовойт Ю.О.,Чубарова О.С. Самоподобие сейсмического излучения во времени.//Доклады АН СССР.1987. т.297,п.6.-с.

30. Mukhanedov U.A. Acoustic emission for earthquake prediction.-XI Acoust.Congress.,Proc.,Paris.1983>

31. Мухамедов В.А. Локализация процесса разрушения.//Изв.АНТППР ШТУГН 14R4 п 7 -г ЗП-Л5W vr * » • •«•« t4* *WW W ф W W W W ф

32. Мухамедов В.А. Процессы с фрактальным временем в сейсмоакустике и сейсмологии.-Деп.ВИНИТИ.1988.п.5161-В88. 25с.

33. Каррыев Б.С.Николаев А.В.Даврошкин О.Б.,Цыплаков В.В. Временные структуры сейсмической змиссии.-Деп.ВИНИТИ.1987.п.2131- 225с.

34. Cohen Н.Н. Topology,geometry,elementary exitations and physical properties of disordered media.-In: Topological disorder in cond. sat. -Berlin e.a.Springer.1903.-p.122-141.

35. Thorpe M.F. Continuous deformations in random networks.//J Non-Cryst.Sol ids.1983.v.57,n.3.-p.355-370.

36. Feng S. Percolation properties of granular elastic networks.// Phys.Rev.B.1985.v.35,n.i.-p.510-513.

37. Herrmann H.3.,Stanley H.E. Bilding bloks of percolation clusters.//Phys.Rev.Lett.1984.v.53,n.12.-p.1121-1124.

38. Rammal R.,Touluse C. Random walks on fractals.//Л.Phys.CFr.)Lett. 1983.v.44,n.1.-p.L13-L22.

39. Киркпатрик С. Перколяия и проводимостьш-В кн.:Теория и свойства неупорядоченных материалов.М.:Мир.1977.-с.249-292.

40. Де Еен П.1. Идеи скейлинга в физике полимеров.-М.:Мир.1979.-368с.

41. Yu K.H.,Chaikin P.M.,0rbach R. Relationship between the bulk modulus and conductivity on a fractals.//Phys.Rev,B.1983.v.28,n,8.-p.4831-4832.

42. Feng S.,Sen P.N. Percolation on elastic networks: New exponents and thresholds.//Phys.Rev.Lett.1984.v.52,n.3.-p.216-219.

43. Kantor Y.,Hebman I. Elastic properties on random percolation systems.//Phys.Rev.Lett.1984.v.52,n.21.-p.1891-1894.

44. Feng S.,Sen P.,Halperin B.,Lobb C. Percolation on two-dimensional elastic networks.//Phys.Rev.B.1984.v.30,n.9.-p.5386-5389.

45. Feng S.,Sahimi M. Position-space renorialization for elactic percolation networks.//Phys.Rev.B.1985.v.31,n.3.-p.1671-1673.

46. Bergman D.J. Elastic moduli near percolation threshold.//Phys. Rev.B.1985.v.31,n.3.-p.1696-1698.

47. Schwartz L.M.,Feng S.,Thorpe M.F.,Sen P.N. Behaviour of depletedр1ясМг nptunrlrc; //Phuc Bpu R 1QRR и 3? n 7 -n 4RH7-4fi17W 4 WK V 4 W 4 4 W V »» W4 4 4 W 4 ' » 4 t4J ^ *4IW • 4W44.WWW4 « 4 WW ф 4 4 4 4 4 ^ 4 * W V 4 * W 4. 4 4

48. Feng S.,Thorpe M.F.,Garboczi E. Effective medium theory of percolation on central force elastic networks.// Phys.Rev.B.1985.».31, n.l.-p.276-280.

49. Garboczi E.,Thorpe M.F. Effective medium theory of percolation oncentral force elastic networks II.//Phys.Rev,B,1985,v,31,n,11,-p,7276-7281.

50. Phani K.K,,Niogi S.K. Porosity dependence of ultrasonic velocity and elastic modulies in sintered uranium dioxide.//3.Mater.Sci.F Pit. 14RR и R n Д -n ДР7-43Пft^ WWW ft ft W W W 4 * ft w ^ ft* 4 ft + « ftw* 4W w ♦

51. Benguigui L. Experimental study of elastic properties of a percolation systems.//Phys.Rev.Lett.1984.v.53,n.21.-p.2028-2031.

52. Benguigui L. Elasticity of percolation systems.-In: Physics of Finelly Divided Matter.Springer.1986.-p.188-192.

53. Maliepard M.C.,Page 3.H.Harrison J.P.,Stubbs F. Ultrasonic Stady of the vibration sodes of sintered jssfcal powder.//Phys. Rev.B.1985.v.32,n.10.-p.6261-6271.

54. Page 3.H.,McCulloch R.D. Ultrasonic propagation in sintered metal powder.//Phys.Rev.Lett.1986.v.57,n.11.-p.1324-1327.87 .Nur A. Effects of nicrostructure and pore fluids on acousticproperties of granular materials. Stanford.1983.-133p.

55. Jouhier B.,Allain C.,Gautier-Manuel B.,Guyon E. The sol-gel transition. //Ann.Israel Phys.Soc.1983.n.5.-p.167-186.

56. Мухамедов В.А. Механические свойства дискретной геофизической среды : перколяционный подход.-Деп.ВИНИТИ .п.2631.-36с.

57. Domenico S.N.-Elastic properties on unconsolidated porous sand reservoirs.//Geophysics.1977.v.42,n.7.-p.1339-1368.Э4.Дересевич Г. Механика зернистой среды.//Проблемы механики.1963. п. 3.-с.91-152.

58. Alexander S. Is the elastic energy of amorphous materials rotational ly invariant?//J.Phys.(Fr).1984.v.45,n.12.-p.1939-1945.

59. Дреыер А., де йоселен де йонг й,- В кн.Определяющие законы механики грунтов.-М.:йир.1975.-с.144-165.

60. Wright D.C.,Bergman D.3.,Kantor Y. Resistance fluctuation in random resistor networks.//Phys,Rev.B,1986>v,33,n.1.-p.396-402.

61. Бочков Г.Н.,Кузовлев Ю.Е. Новое в исследованиях фликкер-иума.// УФН.1983.т.141,п.1.-с.151-176.11? Knnnnff ! Q //Bpu Cpnnhwc 1QR4 и 3 n 4 -n RPR-fififl

62. W « 4444W^ W 4 4 Ы « Ц * ' * 4»w » * M W W ^(44jr H t * W w 4 t * 4 w £ 4 4 4 4 * ^ * W Ы W WWW*

63. Anderson B.L.,Minster 3.B. The frequency dependence of Q in the Earth.//Geophys.3.RAS.1979.v.58,n.3.-p.431-440.

64. Montrose C.J. Correlation functions in molecular acoustics.-In:Mpt,t nirprt.innc in Dhv«*iral ОгпттсЫс^ 147R -n 1R-R44* W Tt W A 4 WW W 4 W44W * ** * 44 j W * WW * **WWMHW4Wk» *W* W * ^r 4 4 W W * 4

65. Странные аттракторы,-H.:Мир.1981. 253с.

66. Рнзэль Д. 0 природе турбулентности.-В кн.: 1273 с,117-151.

67. Лоренц 3. Детерминированное непериодическое течение.-В кн. С127. г RR-11Rwtww ft ft W ft

68. Лихтенберг А.,Либерман Н. Регулярная и стохастическая динамика.-Н.:Мир.1984. 528с.

69. Dimensions and Entropies in Chaotic Systems.Berlin e.a.Springer.1QRR PRHnftWWW W W V t

70. Procaccia I. Characterization of fractal measure as interwoven sets of singularities .-In 1313 p.8-18,

71. Shaw R. Strange attractors,chaotic behaviour and»information flnwcj // 7 NatiTpfnpcrh 1QR1 w ЗПя n 1 -n RP-11?ft ft w w W 4 # I W 4 4ft Wft w Wft ft w * wwftft* ft w w ft 4 » 4 wwwb^ftftft ft 4 ^ « Wtrf ft ft w 4

72. Eckmann J.P.,Ruelle D. Ergodic theory of chaos and strange attract ors.//Rev.Mod.Phys.1985.v.07,n.3.p.617-655.

73. Broomhead D.S.,King G. Extracting qualitative dynamics from experimental data.//Physica D.1986.v.20,n.2/3.-p.217-236.

74. Packard N.H.,Crutchfield 3.P.,Farmer 3.D.,Shaw R.S. Geometryfrom time series.//Phys.Rev.Lett.1980.v.45,n.7.-p.712-715. 137 Тл^-рпс F npfprt.ina ct.rannp rart.nrc in •hnrhiil рпгр //I prf. Nn

75. W » 4 4 M44W 44 W * 4 WW W W W W * 4* g И W4 W44 ^ W W WW* M WWW* К * 44 W Ъ44 M U * W44W W ф Г в M W W W 4 44 Wtes in Math.1981 n.898.-p.361-381.13R РЬгяЬлта MR p л Пя1 pitlst.inn dimpn^inn nf at.t.rsrt.nrc frnm

76. Hit R Rnrinip Л Fyapt. «п 1 nt.i nn«; t.n t.hp Fpi npnhaim RG-pnti*tlQn4W 4 44M W 4 f 4» W»V4444 W W ф UIIWW W К W 4 U W 4 W44K WW W44W 4 W 4 g W444rfUU4M 4t«4 WVJWWW * W 44for intermittency.//Phys.Rev.ALett.1982.v.48,n.24.-p.1645-1648.

77. Procaccia I.,Schuster H. Functional RG-theory of univercal i/f-noise dynamical systems.//Phys.Rev,A.1983.v.28,n.2.-p.1210-1212.

78. Tang C.,Hiesenfeld K.,Bak P. e.a. Phase organization.// Phys. Rpij I pit. 1QR7 v RR n 1? n 11fi1HRA4%WV4WWWW4*WW4 4 » 4 W W J 44 4 * w 4 4 4 4 W 4 * 4. w * 4

79. Fifl Рмиттнпи Л Н Уядпплткиы П R Нмпплилр R R Rnpwpuuwp пдпияпми

80. Гальперин Е.И.,Винник Л.П.,Петерсон Н.В. 0 модуляции ВСШ* // Изв.АН СССР.Физика Земли.1987.п.12.-с.102-109;1988.п.1.-с.104-111.

81. Рыкунов Л.Н.Даврошкин О.Б.Дыплаков 5.В. Еще раз о модуляции ВСИ.//Изв.АН СССР.Физика Земли.1989.п.12.-с.95-99.

82. Higuchi Т. Approach to an Irregular series on the basis of the frflrtal thpnr" //Dhuci гя П 1QRR xi 31 n 3 -n ?7?-PR3ftft ta4W wU 4 W ft ft W Wft j # / ft 44 j w 4 WW W ф 4 W W W ф * ftWft £ ft ft ft W 4 Д-Г 4 Ш ft Ы W W W ф

83. Osborne A.,Provenzale A.Finite correlation dimensions.//PhysicaD.1989.v.35,n.2.-p.357-381. 159Духамедов В.А. Фрактальные и хаотические структуры сейсмичности. Деп.ВИНИТИ.1989.п.7104.-40с.

84. Нухамедов В.А. Фрактальные размерности сейсмического пума. Лрп ВИНИТИ 1QRQ n R1ЯП -?5сfi^w***w****«**«** *wUw4*i*w*wv * www*

85. Мухамедов В.А. Фронты самоорганизованной критичности как источник сейсмоакустической эмиссии//Изв.АН Туркм.ССР.ОТХГН. 1990.п.6.с.41-46.

86. Гуие й.-Ф.,Россо М.,Саповал Б. Перколяция в градиенте концентрации -R ин 'Шпяитлпн и (Пичмир М «Мип 1QRR -г 1RQ-145

87. W ***** * * W * * * V*«*M W >j/**W«***W * «•* * * М* * AWWW * w * * w w * w w *

88. Gouyet 3.F.,Sapoval B.,Boughaleb Y.,Rosso H. Structure of noise generated by diffusion fronts//Physica A.1989.v.157,n.i.p.620-624.

89. Bak P.,Tang C.,Hiesenfeld K. Self-organized criticality: An explanation nf 1 /f-nni<p//Ph\jc: Ppu I p+.t. 14R7 и HQ n Д n 3R1-3R4w*** wk w * w ** w л, * * w w w # » * 4 м w w w 4 * w w * * * * w w £ * * * * 4 f * w w * w w * *

90. Flandrin P. On the spectrum of fractal Brounial motion.//IEEE Trans.Inf.Theory.19899.v.35.n.l.-p.197-199.

91. Шустер Г. Детерминированный хаос.-II. :Мир. 1988.-240с.

92. Фвллвр В. Введение в теорию вероятностейи-М.:Мир.1984.т.2.-750с.

93. Chhabra A.,Jensen R.U. Direct deretmination of the fCa) Singularity spectrum.//Prys.Rev,LettД989,у,62,n.12.-p,1327-1330.

94. Афраймович В.С.,Рейнман A.M. Размерность и энтропия в многомерных системах .-В кн.:Нелинейные волнв динамика и эволюция. -U * Напил 1 qfiq -г P3R-?fi14*44 4 »»Wt t ftWWW 4 W 4 W W W W W ft 4

95. Farmer D.J. Information dimension and the probabilistic structure of chaos.//Z.Naturforsch.1982,v.37,-p,1304-1325,

96. Каррыев б.С.,Мухамедов В.А. Вопросы организации системы предсказания землетрясений .//Деп.ВИНИТИ,-1990.П.592.-124с.1R4 Пяппягкий М Q ГпгшАрпя Т R Пиглпрмип R (Tl Шимпмдм ¥ Г Кяпак

97. Бак P.,Tang С.,Hiesenfeld К, Self-organized criticality.//Phys. Rev.ft.1988.v.38,п.1.-p.364-374.

98. Bak С.,Tang С. Earthquakes as self-organized crirical phenomena.// 3.Geophys.Res.1989.v.94,n.B11.-p.15635-15637.

99. Bak P.,Chen K.,Creutz M. Selforganized criticality in the 'Game of Life'.//Nature.1989.v.342, 14 Dec.-p.780-782.

100. Chen K.,Bak P. Is Universe operated at a self-organized critical «t.a+.p?// Dhuc 1 Ptt.c 0 14R4 и 1ЛП n fi -n РЧЧ-ЗП?WW4 4 W W W4 W W • < # 4 44 j W 4 W W W W W **4* * W W W * * * * 4 V £44 + W * * W W W WWW*

101. Hiesenfeld K.,Tang C.,Bak.P. ft physicist's sandbox.//3.Statist. Phys.1989.v.54,n.5/6.-p.1441-1458.

102. Sornette A.,Sornette D. Self-organized criticality and earth-ггилк'рс //Fnrnnhuc! I pit. 1QRQ и q n 3 -n i47-7(\?W W4 UJ/44J И ♦ " W U t 4.WWW* « *W|)A4+W* ^ * * Wt WWW*

103. Farmer D.3.,0tt E.,Yorke ft. The dimension of chaotic attractors.// Physica D.1983.v.7,n.3.-p.

104. Holzfuss I.,Hayer-Kress G. fin approach to error estimator in dimension algoritms.-In:1313.-p.114-122.

105. Косарев В.Г. Особенности сейсмоакустических шумов в разломной чпнр QRTnnpiTt пигг и (Т) —м и М ♦ I ggq -IRrw w»*w » 44w 4 t 4 « *t t Y * 4 i www « 1 w W ф1Q7 Клио пк F Г flrnfippunrTM ппрмоннлй гтппктнлн ппппрггл п Оптулйлпг

106. WMt^ * W44IIW4 W ^1|4444Ш4<4«444 W 4 4 * W W a 4 W <4 4WW44W44 W JJ W ^4* 4 44Ы 4 Wреф.дисс.к.ф.-м.н.М.:1990-20c.

107. Thompson A.H.,Katz A.3.,Khroh C.E. The microgeometry and transport properties of sediaentary rocks.//Adv.Phys.1987.v.36,n.5,-n fi?R-fiq4www WW*»

108. Мухамедов В.А. Фрактальные размерности сейсмичности и самоорганизованное критическое состояние,//Изв.АН ТССР.ФТХГН.1991.П.4.

109. Мухамедов В.А.Дурадов В.А.,Сеидова Б.А. Аномальное акустичесwnp мчптшрнир прпрп MPTTWHM чрмпртпагримрм м липгтниргкнй nfi

110. W W 4 * W W4 Д 4 W4444 w 44 W ^rf W |M| 414 W W 4 4 4 4« 444 WW414M4W 4 kC4 W W 4 4 • 4 W 444 4 4 Ш44 U 4 44 4WW444444 WWраз среды.-Деп.ВИНИТИ.1990.п.4686.-51с.

111. Hang Hei,Liu Zhenhua. The statistical distribution of time intervals.//Acta Seiss. Sinics,1988,y i n.2.-n 1-16,

112. Гейликман М.Б.,Писаренко В.Ф. 0 самоподобии в геофизических явлениях.-В кн.: Дискретные свойства геофизической среды.М.,Наука. 1989. с.109-131.

113. Писаренко В.Ф.,Примаков И.М.Днирман М.Г. Поведение деформируемого массива дискретных элементов. 5 кн.: Дискретные свойства геофизической среды .М.,Наука. 1989. с.76-85.