Яндекс.Метрика

​Уважаемые коллеги!

20 ноября (вторник) 2018 г. в 15:00 в конференц-зале Отделения геофизики ИНГГ СО РАН (к.315) состоится аспирантский семинар:

ВСЕГДА ЛИ МЫ БУДЕМ БЕССИЛЬНЫ ПЕРЕД ПРИРОДНЫМИ И ТЕХНОГЕННЫМИ КАТАСТРОФАМИ?

Докладчик: д.ф.-м.н. Сибиряков Борис Петрович, главный научный сотрудник лаборатории вычислительной физики горных пород

Аннотация: Механика сплошных сред, служившая человечеству более 250 лет и отлично описывающая поведение конструкционных материалов, оказалась в очень трудном положении при описании пористых и трещиноватых сред, содержащих флюиды. Гипотеза сплошности Коши и Пуассона (которую доказать нельзя) молчаливо полагает, что близость точек влечёт за собой близость всех свойств-напряжений, деформаций, температур, электропроводностей и т.д. Вместе с тем, указанные среды хотя бы по одному из параметров, (скажем, по модулю сдвига или электропроводности), в скелете и флюиде отличаются на много порядков. Интересно, что многочисленные теоретические работы, посвящённые осреднению дифференциальных операторов, показали, что эта идея имеет смысл и эффективна, если осреднение, например, упругих модулей и их обратных величин (податливостей) даёт сопоставимые результаты. Они не совпадают, но не очень сильно отличаются друг от друга. В противном случае, (т.е. в случае контрастных микронеоднородных сред) средние арифметические, геометрические и гармонические величины отличаются друг от друга как угодно сильно, так что не понятно, что такое осреднение, и спасти основные уравнения сплошной среды не удаётся. Весьма странные явления, такие как аномально низкие отношения скоростей продольных и поперечных волн, формально соответствующие отрицательным значениям коэффициента Пуассона, так называемые медленные землетрясения (с периодом колебаний от четверти часа до одного часа), сильные различия в частотах P и S волн, возбуждаемых одним и тем же источником (головные волны PPP и PSP), сравнительно сильные амплитуды комбинационных частот при слабых стационарных колебаниях двух вибраторов, до последнего времени не имели удовлетворительного объяснения.

1. Сейсмологический тупик.

Уравнения равновесия в статике и уравнения движения в динамике разделены китайской стеной друг от друга в том смысле, что нет промежуточных состояний, когда статика уже закончилась, а динамика ещё не началась. Вместе с тем, интуитивно понятно, что инерционные силы, ответственные за динамические явления, не могут возникнуть как Божье наказание, они как-то возникают в ходе движений медленных. Невозможность описания подобных явлений в классической механике приводит к тому, что медленные движения не очень интересны, а быстрые катастрофы вынуждают нас просто фиксировать отрицательные последствия (машем кулаками после драки).

2. По-видимому, уравнения движения высоких порядков (теоретически не ограниченных) смогут более адекватно описывать упомянутые явления, так как блочные среды обладают бесконечным числом степеней свободы. Удалось предсказать и показать, что закон Гутенберга Рихтера не имеет сейсмологической специфики, это общий закон накопления неустойчивых состояний, т.е. должно существовать некоторое множество явлений, для которых упомянутый закон справедлив. В модели сред со структурой существуют волны как угодно низких скоростей, благодаря множеству степеней свободы блочных сред, что проявляется в существовании крайне низких скоростей вспарывания при медленных землетрясениях.

3. Если среднее расстояние между трещиной и её ближайшей соседкой есть случайная величина с гауссовым распределением, то дисперсия этой случайной величины стабилизирует среду. т.е. уменьшает амплитуду сигнала и снижают скорость катастрофы. При вырождении гамма распределения в экспоненциальное распределение катастрофы вообще невозможны. Практически это означает заметную часть пылеватых частиц в трещинах. Дальнейшее увеличение дисперсии, связанное с сингулярностями в плотности распределения, снова дестабилизирует среду, что делает катастрофы полностью непредсказуемыми не только по интенсивности, но даже по числу сценариев.

4. Все ли катастрофы нежелательны? Очевидно, нет. Многие геологические объекты шумят, т.е. нарушают уравнение равновесия в малых масштабах, сохраняя равновесие в масштабах больших. Сейчас этими явлениями уже занимается пассивная сейсморазведка. Гидроразрыв пласта есть рукотворная катастрофа, сценарии и параметры которой крайне желательно знать. Поэтому смена классической модели континуума есть фундаментальная физическая проблема, выходящая за рамки геологии и геофизики. Однако, продвижение в этой проблеме абсолютно необходимо для прогресса как обычных геофизических задач, так и сравнительно новых, связанных, прежде всего, с состоянием среды (например, с напряжённым состоянием) и неустойчивостью этого состояния.

​Приглашаются все желающие.

Явка аспирантов Отделения геофизики ИНГГ СО РАН обязательна!