RU2431158C1 - Method of removing elastic stress in earth's crust to prevent catastrophic earthquakes - Google Patents
Method of removing elastic stress in earth's crust to prevent catastrophic earthquakes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431158C1 RU2431158C1 RU2010115855/28A RU2010115855A RU2431158C1 RU 2431158 C1 RU2431158 C1 RU 2431158C1 RU 2010115855/28 A RU2010115855/28 A RU 2010115855/28A RU 2010115855 A RU2010115855 A RU 2010115855A RU 2431158 C1 RU2431158 C1 RU 2431158C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seismotectonic
- deformations
- earth
- irradiation
- crust
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к геофизическим исследованиям в области геоэлектричества и сейсмологии, а именно к снятию упругих напряжений в земной коре путем ее облучения электромагнитными импульсами, и может быть использовано для предотвращения катастрофических землетрясений в зонах повышенной концентрации упругих напряжений, возникающих в пределах территорий с высокой плотностью населения, большой техногенной нагрузкой на природный комплекс, на которых расположены объекты горнорудного производства, добычи нефти и газа, крупные гидротехнические и гидроэнергетические сооружения, а также территорий, на которых размещены особо важные объекты, объекты ядерной энергетики, химической промышленности и другие экологически опасные объекты.The invention relates to geophysical research in the field of geoelectricity and seismology, in particular to the removal of elastic stresses in the earth's crust by irradiation with electromagnetic pulses, and can be used to prevent catastrophic earthquakes in areas of high concentration of elastic stresses that occur within areas with a high population density, a large technogenic load on the natural complex, where mining facilities, oil and gas production, and large hydrotechnics are located technical and hydropower facilities, as well as territories where particularly important facilities, nuclear facilities, the chemical industry and other environmentally hazardous facilities are located.
Известен способ управления режимом смещений во фрагментах сейсмоактивных тектонических разломов, включающий внешнее воздействие на выбранный фрагмент, регистрацию исходных параметров фрагмента разлома, тестирующее воздействие на фрагмент разлома для оценки исходного уровня тектонических напряжений в нем, последующее воздействие на выбранный фрагмент для инициирования плавных смещений крыльев разлома в режиме сдвиговой ползучести (RU, патент №2273035, G01V 9/00, 2006).A known method of controlling the displacement mode in fragments of seismically active tectonic faults, including external action on the selected fragment, registration of the initial parameters of the fracture fragment, testing the effect on the fracture fragment to assess the initial level of tectonic stresses in it, the subsequent impact on the selected fragment to initiate smooth displacement of the fault wings in shear creep mode (RU, patent No. 2273035, G01V 9/00, 2006).
Недостатком данного способа является низкая эффективность воздействия на обширные сейсмоопасные территории, так как воздействию подвергаются только локальные фрагменты сейсмоактивных тектонических разломов.The disadvantage of this method is the low efficiency of the impact on vast seismically dangerous areas, since only local fragments of seismically active tectonic faults are exposed.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ снятия упругой энергии в напряженных средах для предотвращения землетрясений, выделение местоположения напряженных сред, нагнетание жидкости в напряженные среды в интервалы времени, соответствующие расширению напряженных сред, обусловленному влиянием лунно-солнечных приливов, дополнительное вибровоздействие до, во время и после нагнетания жидкости в пределах напряженных сред с интенсивностью, превышающей интенсивность микросейсмического фона, измерение горизонтальных и вертикальных смещений земной поверхности напряженных сред, являющиеся остаточными деформациями, и суждение по величине этих деформаций о величине снятой упругой энергии в напряженных средах (RU, патент №2289151, G01V 9/00, 2006).Closest to the technical nature of the present invention is a method of removing elastic energy in stressed media to prevent earthquakes, isolating the location of stressed media, pumping fluid into stressed media at time intervals corresponding to the expansion of stressed media due to the influence of lunar-solar tides, additional vibration to, during and after injection of fluid within stressed media with an intensity exceeding the intensity of the microseismic background, and Merenii horizontal and vertical displacements of the earth's surface tension among which are the residual strains and judgment in magnitude of the deformations of the magnitude of a previous elastic energy in the strained medium (RU, patent №2289151, G01V 9/00, 2006).
Недостатком данного способа является низкая вероятность предотвращения катастрофических землетрясений на обширных сейсмоопасных территориях, так как в данном способе производится только локальное воздействие на напряженные массивы горных пород, которое позволяет снизить упругие напряжения только в относительно небольшой области земной коры, а также низкая эффективность используемых воздействий (вибрация и нагнетание жидкости) из-за влияния фильтрационных потенциалов. Кроме того, применение данного способа требует больших материальных затрат.The disadvantage of this method is the low probability of preventing catastrophic earthquakes in vast seismic hazardous areas, since this method only produces a local impact on stressed massifs of rocks, which allows to reduce elastic stresses only in a relatively small area of the earth's crust, as well as low efficiency of the applied effects (vibration and liquid injection) due to the influence of filtration potentials. In addition, the application of this method requires large material costs.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности снятия упругих напряжений в земной коре. Техническим результатом является повышение вероятности предотвращения катастрофических землетрясений за счет снятия контактных потенциалов, потенциалов, возникающих в сухих породах в результате трещинообразования и трения при крипе, фильтрационных потенциалов во флюидосодержащих породах, приводящего к уменьшению нормальных напряжений, уменьшению трения на трещинах, разрывах и в областях контакта структурных элементов земной коры на разных уровнях иерархической структуры и к снижению прочности массивов горных пород на сдвиг.The present invention solves the problem of increasing the efficiency of the removal of elastic stresses in the earth's crust. The technical result is to increase the likelihood of preventing catastrophic earthquakes by removing contact potentials, potentials arising in dry rocks as a result of crack formation and friction during creep, filtration potentials in fluid-containing rocks, leading to a decrease in normal stresses, a decrease in friction on cracks, fractures and in contact areas structural elements of the earth's crust at different levels of the hierarchical structure and to reduce the shear strength of rock masses.
Технический результат достигается в способе снятия упругих напряжений в земной коре для предотвращения катастрофических землетрясений, включающем разбивку исследуемой территории на ячейки, определение в каждой ячейке скорости сейсмотектонических деформаций, характеризующей фоновое значение, с последующим определением средней фоновой скорости сейсмотектонических деформаций νb по всем ячейкам, установку на исследуемой территории, по меньшей мере, одного излучателя электромагнитных импульсов, облучение земной коры электромагнитными импульсами, определение скорости сейсмотектонических деформаций в каждой ячейке во время облучения и отношения этой скорости к соответствующему для данной ячейки фоновому значению с последующим определением среднего значения отношения скоростей по всем ячейкам, выявление зон повышенной концентрации упругих напряжений по отношению скоростей, превышающих среднее значение, дополнительное облучение выделенных зон электромагнитными импульсами с определением скоростей сейсмотектонических деформаций ν(t) до выполнения условия: ν(t)≤νb, определение средней скорости сейсмотектонических деформаций за все время облучения νe и времени облучения te, определение величины снятых упругих напряжений в земной коре из соотношенияThe technical result is achieved in a method of relieving elastic stresses in the earth's crust to prevent catastrophic earthquakes, including dividing the study area into cells, determining in each cell the rate of seismotectonic deformations that characterizes the background value, followed by determining the average background speed of seismotectonic deformations ν b for all cells, installation in the study area of at least one emitter of electromagnetic pulses, irradiation of the earth's crust is electromagnetic and pulses, determining the rate of seismotectonic deformations in each cell during irradiation and the ratio of this speed to the corresponding background value for this cell, followed by determining the average value of the ratio of velocities for all cells, identifying zones of increased concentration of elastic stresses with respect to the ratio of velocities exceeding the average value, additional irradiation of the selected zones with electromagnetic pulses with determination of the seismotectonic deformation rates ν (t) until the condition: ν (t) ≤ν b , determination of the average rate of seismotectonic deformations over the entire exposure time ν e and the exposure time t e , determination of the magnitude of the removed elastic stresses in the earth's crust from the relation
Δσ=µ·(νe-νb)·te,Δσ = μ (ν e -ν b ) t e ,
где νe - средняя скорость сейсмотектонических деформаций за все время облучения, 1/год,where ν e is the average rate of seismotectonic deformations over the entire exposure time, 1 / year,
νb - средняя фоновая скорость сейсмотектонических деформаций до облучения, 1/год,ν b is the average background rate of seismotectonic deformations before irradiation, 1 / year,
te - время облучения, год,t e is the exposure time, year,
µ - модуль сдвига, принятый для соответствующих горных пород, Н/м2.µ is the shear modulus adopted for the corresponding rocks, N / m 2 .
Отличительными признаками предлагаемого способа снятия упругих напряжений в земной коре для предотвращения катастрофических землетрясений являются разбивка исследуемой территории на ячейки, определение в каждой ячейке скорости сейсмотектонических деформаций, характеризующей фоновое значение, последующее определение средней фоновой скорости сейсмотектонических деформаций νb по всем ячейкам, облучение земной коры электромагнитными импульсами, определение скорости сейсмотектонических деформаций в каждой ячейке во время облучения и отношения этой скорости к соответствующему для данной ячейки фоновому значению с последующим определением среднего значения отношения скоростей по всем ячейкам, выявление зон повышенной концентрации упругих напряжений по отношению скоростей, превышающих среднее значение, дополнительное облучение выделенных зон электромагнитными импульсами с определением скоростей сейсмотектонических деформаций ν(t) до выполнения условия: ν(t)≤νb, определение средней скорости сейсмотектонических деформаций за все время облучения νe и времени облучения te, определение величины снятых упругих напряжений в земной коре из вышеуказанного соотношения.Distinctive features of the proposed method for relieving elastic stresses in the earth's crust to prevent catastrophic earthquakes are the breakdown of the study area into cells, determination of the rate of seismotectonic deformations in each cell, which characterizes the background value, the subsequent determination of the average background velocity of seismotectonic deformations ν b for all cells, and irradiation of the earth's crust by electromagnetic pulses, determination of the rate of seismotectonic deformations in each cell during irradiation I and the ratio of this velocity to the background value corresponding to a given cell with the subsequent determination of the average value of the ratio of velocities for all cells, the identification of zones of increased concentration of elastic stresses with respect to the velocity ratio exceeding the average value, the additional irradiation of the selected zones with electromagnetic pulses with the determination of the seismotectonic strain rates ν ( t) to satisfy the condition: ν (t) ≤ν b, the definition of average speed of seismotectonic deformations of all time exposure ν e and time of radiation t e, determination of the captured elastic stresses in the crust of the above relationship.
Разбивка исследуемой территории на ячейки необходима для локализации зон повышенной концентрации упругих напряжений. Определение в каждой ячейке скорости сейсмотектонических деформаций, характеризующей фоновое значение, необходимо для оценки изменений скоростей во время облучения. Определение средней фоновой скорости сейсмотектонических деформаций νb по всем ячейкам необходимо для сопоставления с текущими значениями скорости сейсмотектонических деформаций во время облучения. Предварительное облучение земной коры электромагнитными импульсами необходимо для оценки концентрации упругих напряжений в пределах исследуемой территории. Определение скорости сейсмотектонических деформаций в каждой ячейке во время облучения и отношения этой скорости к соответствующему для данной ячейки фоновому значению с последующим определением среднего значения отношения скоростей по всем ячейкам необходимо для выявления зон повышенной концентрации упругих напряжений. Выявление зон повышенной концентрации упругих напряжений по превышению отношения скоростей в ячейках среднего значения скорости сейсмотектонических деформаций необходимо для пространственной локализации зон дополнительного облучения электромагнитными импульсами и контроля изменения их напряженно-деформированного состояния. Облучение выделенных зон электромагнитными импульсами с определением скоростей сейсмотектонических деформаций ν(t) до выполнения условия: ν(t)≤νb необходимо для снятия контактных потенциалов, потенциалов, возникающих в сухих породах в результате трещинообразования и трения при крипе, фильтрационных потенциалов и уменьшения прочности горных пород, инициирования тем самым активизации слабой сейсмичности, позволяющей повысить скорость сейсмотектонических деформаций и вызвать интенсивное высвобождение накопленной в земной коре потенциальной энергии упругих деформаций в виде интенсивного потока относительно слабых землетрясений и тем самым снизить уровень упругих напряжений. Определение средней скорости сейсмотектонических деформаций за все время облучения νe и времени облучения te необходимо для расчета величины снятых в процессе облучения упругих напряжений. Вышеуказанное соотношение необходимо для численного определения величины снятых в процессе облучения упругих напряжений в земной коре.The breakdown of the study area into cells is necessary for the localization of zones of increased concentration of elastic stresses. The determination of the rate of seismotectonic deformations in each cell, which characterizes the background value, is necessary to assess the changes in velocities during irradiation. The determination of the average background velocity of seismotectonic deformations ν b for all cells is necessary for comparison with the current values of the rate of seismotectonic deformations during irradiation. Preliminary irradiation of the earth's crust with electromagnetic pulses is necessary to assess the concentration of elastic stresses within the study area. The determination of the rate of seismotectonic deformations in each cell during irradiation and the ratio of this velocity to the corresponding background value for this cell, followed by the determination of the average value of the ratio of velocities for all cells, is necessary to identify zones of increased concentration of elastic stresses. The identification of zones of increased concentration of elastic stresses by exceeding the velocity ratio in the cells of the average value of the rate of seismotectonic deformations is necessary for the spatial localization of zones of additional exposure to electromagnetic pulses and to control changes in their stress-strain state. Irradiation of the selected zones with electromagnetic pulses with the determination of the seismotectonic deformation rates ν (t) before the condition: ν (t) ≤ν b is necessary to remove contact potentials, potentials arising in dry rocks as a result of crack formation and friction during creep, filtration potentials and strength reduction rocks, thereby initiating the activation of weak seismicity, which allows increasing the rate of seismotectonic deformations and causing intense release of the potential accumulated in the earth’s crust ialnoy elastic strain energy in the form of an intense flow of relatively weak earthquakes and thereby reduce the level of compressive stress. The determination of the average rate of seismotectonic deformations over the entire irradiation time ν e and the irradiation time t e is necessary to calculate the magnitude of the elastic stresses taken during irradiation. The above ratio is necessary for the numerical determination of the magnitude of the elastic stresses taken during irradiation in the earth's crust.
Способ снятия упругих напряжений в земной коре для предотвращения катастрофических землетрясений поясняется чертежом, где показано изменение скорости сейсмотектонических деформаций до, во время и после облучения земной коры электромагнитными импульсами на всей исследуемой территории (a), в пределах центральной (б) и южной (в) зон повышенной концентрации упругих напряжений.A method of relieving elastic stresses in the earth's crust to prevent catastrophic earthquakes is illustrated in the drawing, which shows the change in the speed of seismotectonic deformations before, during and after irradiation of the earth's crust by electromagnetic pulses throughout the study area (a), within the central (b) and southern (c) zones of increased concentration of elastic stresses.
Способ снятия упругих напряжений в земной коре для предотвращения катастрофических землетрясений осуществляется следующим образом.A method of relieving elastic stresses in the earth's crust to prevent catastrophic earthquakes is as follows.
Разбивают исследуемую территорию на ячейки. Определяют в каждой ячейке скорости сейсмотектонических деформаций, характеризующие фоновое значение и среднюю фоновую скорость сейсмотектонических деформаций νb по всем ячейкам. Устанавливают на исследуемой территории, по меньшей мере, один излучатель электромагнитных импульсов. Облучают земную кору электромагнитными импульсами. Определяют скорости сейсмотектонических деформаций в каждой ячейке во время облучения и отношения этой скорости к соответствующему для данной ячейки фоновому значению с последующим определением среднего значения отношения скоростей по всем ячейкам. Выявляют зоны повышенной концентрации упругих напряжений по отношению скоростей, превышающих среднее значение. Дополнительно облучают выделенные зоны электромагнитными импульсами с определением скоростей сейсмотектонических деформаций ν(t) до выполнения условия: ν(t)≤νb. Определяют средние скорости сейсмотектонических деформаций за все время облучения νe и время облучения te. Определяют величину снятых упругих напряжений в земной коре из соотношенияBreak down the study area into cells. In each cell, the seismotectonic deformation rates are determined, which characterize the background value and the average background seismotectonic deformation rate ν b for all cells. At least one emitter of electromagnetic pulses is installed in the study area. Irradiate the earth's crust with electromagnetic pulses. The seismotectonic deformation rates in each cell during irradiation and the ratio of this speed to the background value corresponding to the given cell are determined with the subsequent determination of the average value of the ratio of the velocities for all cells. Zones of increased concentration of elastic stresses are revealed in relation to velocities exceeding the average value. Additionally, the selected zones are irradiated with electromagnetic pulses with the determination of the seismotectonic deformation rates ν (t) until the condition: ν (t) ≤ν b . The average seismotectonic deformation rates for the entire exposure time ν e and the exposure time t e are determined. The magnitude of the removed elastic stresses in the earth's crust is determined from the relation
Δσ=µ·(νe-νb)·te,Δσ = μ (ν e -ν b ) t e ,
где νe - средняя скорость сейсмотектонических деформаций за все время облучения, 1/год,where ν e is the average rate of seismotectonic deformations over the entire exposure time, 1 / year,
νb - средняя фоновая скорость сейсмотектонических деформаций до облучения, 1/год,ν b is the average background rate of seismotectonic deformations before irradiation, 1 / year,
te - время облучения, год,t e is the exposure time, year,
µ - модуль сдвига, принятый для соответствующих горных пород, Н/м2.µ is the shear modulus adopted for the corresponding rocks, N / m 2 .
Конкретный пример осуществления способа снятия упругих напряжений в земной коре для предотвращения катастрофических землетрясений.A specific example of the method of removing elastic stresses in the earth's crust to prevent catastrophic earthquakes.
Исследуемая территория, в качестве которой был выбран один из наиболее сейсмоопасных районов Средней Азии площадью 120×210 км, имеющий сложное геологическое строение, сильнопересеченный горный рельеф и высокий уровень сейсмической активности A10=2.1, была разбита на ячейки площадью 50 км2. В каждой ячейке были определены скорости сейсмотектонических деформаций νb(х,y), характеризующие фоновые значения, и средняя фоновая скорость сейсмотектонических деформаций νb (таблица). Была построена карта их пространственного распределения. Определение скорости сейсмотектонических деформаций осуществлялось по известной методике (Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М.: Наука, 1975, 174 с.): сейсмотектоническая деформация ячейки объемом V, высвобожденная за время Δt=t-t0 за счет возникших в ней землетрясений, определялась по данным каталогов с помощью соотношенияThe study area, which was selected as one of the most seismic hazardous areas of Central Asia with an area of 120 × 210 km, having a complex geological structure, a strongly intersected mountainous terrain and a high level of seismic activity A 10 = 2.1, was divided into cells with an area of 50 km 2 . In each cell, the seismotectonic deformation rates ν b (x, y) characterizing the background values and the average background seismotectonic deformation rate ν b were determined (table). A map of their spatial distribution was constructed. The rate of seismotectonic deformations was determined according to a well-known method (B.V. Kostrov, Mechanics of the source of a tectonic earthquake. M .: Nauka, 1975, 174 pp.): V-seismotectonic deformation of a cell released during Δt = tt 0 due to earthquakes , was determined from catalog data using the ratio
а скорость сейсмотектонической деформации в этом интервале времени оценивалась какand the rate of seismotectonic deformation in this time interval was estimated as
ν=ε(t)/Δt,ν = ε (t) / Δt,
где t0 - время начала наблюдений, t - текущее время, - скалярный сейсмический момент i-го землетрясения, время возникновения которого ti лежит в интервале t0<ti≤t, N - число таких землетрясений, µ - модуль сдвига, принятый равным 2.65·1010 Н/м2.where t 0 is the time of the beginning of observations, t is the current time, is the scalar seismic moment of the i-th earthquake, the time of occurrence of which t i lies in the interval t 0 <t i ≤t, N is the number of such earthquakes, µ is the shear modulus, taken equal to 2.65 · 10 10 N / m 2 .
Для определения по энергетическим классам землетрясений использовалось известное корреляционное соотношение (Раутиан Т.Г., Халтурин В.И., Закиров М.С. и др. Экспериментальные исследования сейсмической коды. М.: Наука, 1981, 142 с.). Эффективный объем каждой из рассматриваемых ячеек оценивался по совокупности землетрясений как V=4·δx·δy·δz, где δx, δy и δz - среднеквадратичное рассеяние координат гипоцентров по осям X, Y и Z. Затем на исследуемой территории установили один излучатель электромагнитных импульсов. В качестве излучателя электромагнитных импульсов был использован электрический диполь с разносом электродов 3 км и сопротивлением 1.5 Ом. Может быть использован в качестве излучателя магнитный диполь. Данный излучатель был установлен в центральной части исследуемой территории. В качестве источника использовался магнитогидродинамический (МГД) генератор. При запуске генератора ток в диполе достигал 1.5 кА, длительность электромагнитных импульсов - 2.0-2.5 с, а их энергия составляла 6.7-8.5 МДж. Затем было проведено облучение земной коры электромагнитными импульсами. По изложенной выше методике были определены скорости сейсмотектонических деформаций νe(x,y) в каждой ячейке во время облучения, отношения этой скорости к соответствующему для данной ячейки фоновому значению νb(х,y) и определено среднее значение этого отношения по всем ячейкам. По отношению скоростей νe(x,y)/νb(x,y), превышающих среднее значение, были выявлены зоны повышенной концентрации упругих напряжений. Одна из зон располагалась в центре исследуемой территории, а другая - в ее южной части. После чего было проведено дополнительное облучение выделенных зон электромагнитными импульсами с помощью МГД-генератора, во время которого для каждой из этих зон определялись текущие значения скорости сейсмотектонических деформаций ν(t) и строились их графики. Дополнительное облучение проводилось до выполнения условия: ν(t)≤νb, т.е. до того момента, когда скорость сейсмотектонических деформаций ν(t) становится равной или меньшей фонового значения скорости сейсмотектонических деформаций νb. После чего дополнительное облучение было прекращено. Время облучения составило 39 месяцев, в течение которого было проведено около 40 сеансов облучения. После завершения этих работ в течение некоторого времени определялись скорости сейсмотектонических деформаций. Зависимость скорости сейсмотектонических деформаций от времени ν(t) для всей исследуемой территории приведена на чертеже (а). Периоды облучения показаны вертикальными линиями. До облучения скорость сейсмотектонической деформации имеет относительно низкое значение. Сразу же после начала облучения скорость резко возрастает. После облучения - скорость снижается. На чертеже (б) и (в) приведены зависимости скорости сейсмотектонических деформаций от времени для выявленных зон повышенной концентрации упругих напряжений. Скорости сейсмотектонических деформаций во время облучения в этих зонах значительно выше.For determining according to the energy classes of earthquakes, the well-known correlation relation was used (Rautian T.G., Khalturin V.I., Zakirov M.S. et al. Experimental studies of seismic codes. Moscow: Nauka, 1981, 142 pp.). The effective volume of each of the cells under consideration was estimated from the totality of earthquakes as V = 4 · δ x · δ y · δ z , where δ x , δ y and δ z are the mean square dispersion of the coordinates of the hypocenters along the X, Y, and Z axes. Then, in the study area installed one emitter of electromagnetic pulses. An electric dipole with an electrode spacing of 3 km and a resistance of 1.5 Ω was used as an emitter of electromagnetic pulses. A magnetic dipole can be used as a radiator. This emitter was installed in the central part of the study area. A magnetohydrodynamic (MHD) generator was used as a source. When the generator was started, the current in the dipole reached 1.5 kA, the duration of electromagnetic pulses was 2.0–2.5 s, and their energy was 6.7–8.5 MJ. Then, the earth's crust was irradiated with electromagnetic pulses. According to the method described above, the seismotectonic deformation rates ν e (x, y) in each cell during irradiation, the ratio of this speed to the background value ν b (x, y) corresponding to the given cell, were determined and the average value of this ratio for all cells was determined. By the ratio of the velocities ν e (x, y) / ν b (x, y) exceeding the average value, zones of increased concentration of elastic stresses were identified. One of the zones was located in the center of the study area, and the other in its southern part. After that, additional irradiation of the selected zones with electromagnetic pulses was carried out using an MHD generator, during which the current values of the seismotectonic deformation velocity ν (t) were determined for each of these zones and their graphs were constructed. Additional irradiation was carried out before the condition: ν (t) ≤ν b , i.e. until the moment when the seismotectonic deformation rate ν (t) becomes equal to or lower than the background value of the seismotectonic deformation rate ν b . After which the additional exposure was stopped. The irradiation time was 39 months, during which about 40 irradiation sessions were conducted. After the completion of these works, the rates of seismotectonic deformations were determined for some time. The time dependence of the seismotectonic deformation rate ν (t) for the entire study area is shown in drawing (a). The irradiation periods are shown by vertical lines. Prior to irradiation, the rate of seismotectonic deformation is relatively low. Immediately after the start of irradiation, the speed increases sharply. After irradiation, the speed decreases. The drawing (b) and (c) shows the dependence of the speed of seismotectonic deformations on time for the identified zones of increased concentration of elastic stresses. The rates of seismotectonic deformations during irradiation in these zones are much higher.
В таблице приведены численные значения скоростей сейсмотектонических деформаций (10-8/год) до (νb), после (νa) и во время (νe) облучения коры, снятые упругие напряжения (Δσ) и высвобожденные упругие деформации (Δε) в процентах от известных значений предельной деформации (4.7·10-5).The table shows the numerical values of the rates of seismotectonic deformations (10 -8 / year) before (ν b ), after (ν a ) and during (ν e ) irradiation of the crust, the removed elastic stresses (Δσ) and the released elastic deformations (Δε) in percent of the known values of ultimate strain (4.7 · 10 -5 ).
Из таблицы видно, что во время облучения земной коры скорости сейсмотектонических деформаций на исследуемой территории возрастают в 16 раз, а в выявленных зонах повышенной концентрации упругих напряжений - в 19-37 раз. Наибольший рост отмечается в пределах зоны, расположенной в центральной части исследуемой территории. Из таблицы также видно, что после облучения скорости деформаций в этих областях становятся ниже, чем до его начала, что свидетельствует о снятии упругих напряжений в земной коре за счет интенсивного высвобождения упругих деформаций во время облучения.The table shows that during irradiation of the earth's crust, the rates of seismotectonic deformations in the study area increase by 16 times, and in the identified zones of increased concentration of elastic stresses - by 19-37 times. The greatest growth is observed within the zone located in the central part of the study area. The table also shows that after irradiation, strain rates in these areas become lower than before it begins, which indicates the release of elastic stresses in the earth's crust due to the intense release of elastic deformations during irradiation.
Затем определялись средние скорости сейсмотектонических деформаций за все время облучения νe и время облучения te, а величины снятых упругих напряжений в земной коре определялись из соотношенияThen, the average seismotectonic deformation rates for the entire irradiation time ν e and the irradiation time t e were determined, and the values of the removed elastic stresses in the earth's crust were determined from the relation
Δσ=µ·(νe-νb)·te,Δσ = μ (ν e -ν b ) t e ,
где νe - средняя скорость сейсмотектонических деформаций за все время облучения, 1/год,where ν e is the average rate of seismotectonic deformations over the entire exposure time, 1 / year,
νb - средняя фоновая скорость сейсмотектонических деформаций до облучения, 1/год,ν b is the average background rate of seismotectonic deformations before irradiation, 1 / year,
te - время облучения, год,t e is the exposure time, year,
µ - модуль сдвига, принятый для соответствующих горных пород, Н/м2.µ is the shear modulus adopted for the corresponding rocks, N / m 2 .
Вышеуказанное соотношение получено из закона Гука путем подстановки деформации, определяемой как разность деформации, высвобожденной за полное время облучения и равной произведению средней скорости на время (νe·te) и деформации, которая должна была высвободится за это же время при неизменной скорости (νb·te).The above ratio is obtained from Hooke’s law by substituting the strain, which is defined as the difference between the strain released during the total time of irradiation and equal to the product of the average speed and time (ν e · t e ) and the strain that should have been released during the same time at a constant speed (ν b t e ).
Полученные при этом значения снятых упругих напряжений представлены в таблице, из которой видно, что в результате облучения в выявленных зонах произошло снижение упругих напряжений на 0.8-1.7 бар, что в пересчете на деформации составляет 7-13% от известных значений предельных деформаций, слагающих земную кору горных пород. Это привело к уменьшению упругих напряжений в земной коре ниже критических значений и предотвратило возникновение сильного (с магнитудой Mw=5.6) землетрясения.The obtained values of the removed elastic stresses are presented in the table, from which it can be seen that as a result of irradiation in the identified areas, the elastic stresses decreased by 0.8-1.7 bar, which in terms of deformation is 7-13% of the known values of the ultimate strains composing the Earth rock bark. This led to a decrease in elastic stresses in the earth's crust below critical values and prevented the occurrence of a strong (with magnitude M w = 5.6) earthquake.
Предлагаемый способ снятия упругих напряжений в земной коре для предотвращения катастрофических землетрясений позволяет снимать избыточные упругие напряжения в земной коре за счет повышения скорости высвобождения сейсмотектонических деформаций и соответственно их потенциальной энергии, в результате инициирования электромагнитными импульсами интенсивного потока относительно слабых землетрясений, обладает высокой эффективностью снятия избыточных упругих напряжений на обширных территориях, а также может применяться для поддержания сейсмической безопасности особо важных объектов. Данный способ является экологически чистым, может осуществляться с помощью относительно компактного передвижного оборудования и требует относительно невысоких затрат.The proposed method of relieving elastic stresses in the earth's crust to prevent catastrophic earthquakes allows you to remove excess elastic stresses in the earth's crust by increasing the rate of release of seismotectonic deformations and, accordingly, their potential energy, as a result of the initiation of an intense flow of relatively weak earthquakes by electromagnetic pulses, has a high efficiency of removing excess elastic elastic earthquakes stresses over large areas, and can also be used to support seismic safety of critical facilities. This method is environmentally friendly, can be carried out using relatively compact mobile equipment and requires relatively low costs.
Claims (1)
Δσ=µ·(νe-νb)·te,
где νe - средняя скорость сейсмотектонических деформаций за все время облучения, 1/год;
νb - средняя фоновая скорость сейсмотектонических деформаций до облучения, 1/год;
te - время облучения, год;
µ - модуль сдвига, принятый для соответствующих горных пород, Н/м2. A method of relieving elastic stresses in the earth's crust to prevent catastrophic earthquakes, including dividing the study area into cells, determining the velocity of seismotectonic deformations in each cell, which characterizes the background value, followed by determining the average background velocity of seismotectonic deformations ν b for all cells, installing them in the study territory, at least one emitter of electromagnetic pulses, irradiation of the earth's crust with electromagnetic pulses, determining the speed of ismotectonic deformations in each cell during irradiation and the ratio of this velocity to the corresponding background value for this cell, followed by determining the average value of the ratio of velocities for all cells, identifying zones of increased concentration of elastic stresses with respect to velocities exceeding the average value, additional irradiation of the selected zones with electromagnetic pulses the definition seismotectonic deformation velocity ν (t) to satisfy the condition: ν (t) ≤ν b, determining an average seismic velocity tectonic deformations for the time of irradiation and ν e t e irradiation time, determination of the captured elastic stresses in the earth crust from the relation:
Δσ = μ (ν e -ν b ) t e ,
where ν e is the average rate of seismotectonic deformations over the entire exposure time, 1 / year;
ν b is the average background rate of seismotectonic deformations before irradiation, 1 / year;
t e is the exposure time, year;
µ is the shear modulus adopted for the corresponding rocks, N / m 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115855/28A RU2431158C1 (en) | 2010-04-22 | 2010-04-22 | Method of removing elastic stress in earth's crust to prevent catastrophic earthquakes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115855/28A RU2431158C1 (en) | 2010-04-22 | 2010-04-22 | Method of removing elastic stress in earth's crust to prevent catastrophic earthquakes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2431158C1 true RU2431158C1 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44805165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115855/28A RU2431158C1 (en) | 2010-04-22 | 2010-04-22 | Method of removing elastic stress in earth's crust to prevent catastrophic earthquakes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2431158C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2050014C1 (en) * | 1992-07-23 | 1995-12-10 | Институт проблем механики РАН | Method of relief of mechanical stresses in geological medium |
| RU2107933C1 (en) * | 1997-06-27 | 1998-03-27 | Виктор Константинович Луцюк | Method for prevention of earthquakes |
| RU2273035C2 (en) * | 2004-03-22 | 2006-03-27 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Method for controlling shifts mode in fragments of seismic-active tectonic fractures |
| RU2289151C1 (en) * | 2005-12-28 | 2006-12-10 | Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН | Method for removing resilient energy in strained substances for preventing earthquakes |
-
2010
- 2010-04-22 RU RU2010115855/28A patent/RU2431158C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2050014C1 (en) * | 1992-07-23 | 1995-12-10 | Институт проблем механики РАН | Method of relief of mechanical stresses in geological medium |
| RU2107933C1 (en) * | 1997-06-27 | 1998-03-27 | Виктор Константинович Луцюк | Method for prevention of earthquakes |
| RU2273035C2 (en) * | 2004-03-22 | 2006-03-27 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Method for controlling shifts mode in fragments of seismic-active tectonic fractures |
| RU2289151C1 (en) * | 2005-12-28 | 2006-12-10 | Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН | Method for removing resilient energy in strained substances for preventing earthquakes |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Tarasov N.T., Tarasova N.V. Spatial-temporal structure of seismicity of the North Tien Shan and its change under effect of high energy electromagnetic pulses / Annals of Geophysics, 2004, Vol.47, №1, p.199-212. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Microseismic monitoring to characterize structure-type rockbursts: a case study of a TBM-excavated tunnel | |
| Ma et al. | Rockburst characteristics and microseismic monitoring of deep-buried tunnels for Jinping II Hydropower Station | |
| Tang et al. | Preliminary engineering application of microseismic monitoring technique to rockburst prediction in tunneling of Jinping II project | |
| Zhai et al. | The damage investigation of inelastic SDOF structure under the mainshock–aftershock sequence-type ground motions | |
| Sun et al. | A study of earthquakes induced by water injection in the Changning salt mine area, SW China | |
| CN105607127B (en) | A kind of microseism many reference amounts method for early warning of high stress concentration zone bump | |
| Zhang et al. | Seismic energy distribution and hazard assessment in underground coal mines using statistical energy analysis | |
| Zeigarnik et al. | Electromagnetic earthquake triggering: field observations, laboratory experiments, and physical mechanisms—a review | |
| CN103726851B (en) | Excavation method capable of lowering rockburst risk of deep tunnel in process of passing through fault area | |
| Zhang et al. | In-situ and experimental investigations of the failure characteristics of surrounding rock through granites with biotite interlayers in a tunnel | |
| Fuławka et al. | The effect of selected rockburst prevention measures on seismic activity–Case study from the Rudna copper mine | |
| Li et al. | Influence of supercritical CO2 saturation on the failure process of hot dry rock with acoustic emission monitoring | |
| CN103294926B (en) | Monitoring and early warning method for time sequence of impact mine pressure | |
| RU2431158C1 (en) | Method of removing elastic stress in earth's crust to prevent catastrophic earthquakes | |
| He et al. | Active velocity tomography for assessing rock burst hazards in a kilometer deep mine | |
| Ruzhich et al. | On the possibility of development of the technology for managing seismotectonic displacements in fault zones | |
| Buijze et al. | Moment partitioning for injection‐induced seismicity: Case studies & insights from numerical modeling | |
| Wang et al. | Study on the relationship between stress and charge of coal mass under uniaxial compression | |
| Rodkin et al. | Megaearthquake of March 11, 2011, in Japan: The event magnitude and the character of the aftershock sequence | |
| Tangirala et al. | Hydraulic stimulation of tight geothermal reservoirs | |
| Avagimov et al. | The analysis of the trigger action exerted by electromagnetic fields on a geological medium: Quantitative estimates of the interaction | |
| Liu et al. | Cause analysis and control measures for roadway bursting caused by mining-induced tremors of hard roof–a case study of the inner Mongolia coalfield, China | |
| Qi et al. | The technology and practice of rockburst prevention in Chinese deep coal mines | |
| Koronovsky et al. | Earthquake prediction: Is it a practicable scientific perspective or a challenge to science? | |
| Hong-fei et al. | A expansive limits anti-permeability strength methodology of the coal mine floor water inrush evaluating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180423 |