Упругие параметрыУпругость характеризует свойство веществ сопротивляться изменению их объема и формы (твердые тела) или только объема (жидкости, газы) под воздействием внешних факторов (поверхностные силы, объемные силы, нагрев), что обусловливается возрастанием внутренней энергии веществ. Деформация, т. е. изменение размеров и формы пород, является результатом относительного смещения атомов, молекул или ионов узлов кристаллической решетки минеральных зерен твердой фазы, молекул или ионов жидкой и газовой фаз. Деформации пород препятствуют внутренние силы – силы взаимодействия между их различными частицами. Горные породы подразделяют на идеально и дифференциально упругие. Идеально упругие горные породы – это те, которые полностью восстанавливают свои первоначальные размеры и форму после снятия напряжения внешних сил, не превышающих пределов упругости для данного тела. К ним относятся большинство минералов, магматических и метаморфических и некоторых осадочных горных пород, так как они, как правило, малопористые, а, следовательно, содержание жидкой и газообразной фаз в них невелико. Дифференциально упругие породы – это те, которые не восстанавливают своей формы и размеров после приложенных воздействий. К ним относятся породы с большой величиной пористости, содержащие воду, газ (гравий, песок и другие горные породы, насыщенные нефтью, газом, водой).. К числу этих характеристик относятся модули Юнга E, сдвига G, всестороннего сжатия К, скорости распространения продольных v P, поперечных v S и поверхностных v R упругих волн, коэффициенты Пуассона s п, объемного сжатия b, поглощение продольных, поперечных и поверхностных упругих волн a P, a S и a R. Упругость однородно-анизотропных пород описывается большим числом (до 21) независимыхкоэффициентов упругости, скоростей упругих волн икоэффициентов поглощения. Модули E, G и К (Па) являются коэффициентами пропорциональности в уравнениях, связывающих напряжения ; (Па), созданные в породе определенными усилиями с соответствующими им деформациями. Коэффициент сжимаемости (Па-1) – это величина, обратная модулю всестороннего сжатия b =1/ К. Коэффициент Пуассона = l 2/ l 1 (где l 2 и l 1 – поперечная и продольная деформации бруска породы, к торцовым граням которого приложены равные растягивающие или сжимающие усилия) характеризует интенсивность поперечных деформаций пород при приложении к образцу продольных усилий. Скорости v P, v S и v R (м/с) распространения упругих колебаний связаны с временами t P, t S и t R (мкс/м) распространения упругих продольных, поперечных и поверхностных волн в образце породы следующими равенствами. Для продольных волн v P= l / t P, для поперечных волн v S= l / t S, для поверхностных волн v R= l / t R, где l – длина образца.
|
