Метод сопряженных пар сколов

Метод сопряженных пар сколов
Совокупность методов этого направления восходит к работам [Becker, 1893; Anderson, 1951; Гзовский,
1954], в которых предлагалось связывать ориентацию сколового разрыва с ориентацией главных осей
тензора напряжения на основе положений механики разрушений. Эти положения опираются на
экспериментальные данные, полученные при деформировании вплоть до разрушения образцов горных
пород [Бриджмен, 1955; Byerlee 1967; и др.]. В частности, М.В.Гзовский [Гзовский, 1954, 1975] при
разработке теоретических основ метода реконструкции напряжений по сколовым разрывам и трещинам
использовал факт их образования под углами, близкими к углу скалывания горных пород, что
соответствует представлениям теории прочности Кулона-Мора.
Согласно предложенной М.В.Гзовским методике, при реконструкции ориентации главных осей тензора
напряжений следует выделять сопряженные пары сколовых трещин – одновозрастные трещины,
сформировавшиеся в условиях однородного поля напряжений, при этом “... сопряженность сколовых
разрывов двух направлений определяется по их слиянию, взаимному пересечению, противоположности
направлений смещений.” [Гзовский, 1954] стр. 399. Линия пересечения этих трещин совпадает с осью
промежуточного главного напряжения, а биссектрисы смежных углов – с направлениями осей главных
напряжений (рис. 1). Индексация осей осуществляется на основании данных о направлениях смещения
вдоль берегов сопряженных пар трещин.
Рис. 1. Ориентация сколов по отношению к
главным осям напряжений. α – угол между
плоскостью скола и осью девиаторного
напряжения максимального сжатия [Гзовский,
1954, 1975].
В рамках аналогичного подхода развивались исследования в работах сейсмологов [Введенская, 1969;
Балакина, 1962]. Исходными данными их исследований являлись сейсмологические данные о
механизмах очагов землетрясений. Первоначально основой этих исследований было положение о том,
что “статические напряжения, которые действуют перед разрушением на этой площадке и снимаются в
момент появления разрыва, называются напряжениями, действующими в очаге” [Введенская, 1961] стр.
262. Использование положений теории дислокаций показало, что в этом случае биссектрисы углов
нодальных плоскостей представляют собой оси действия алгебраически максимального и минимального
главных нормальных напряжений, а сами нодальные плоскости в очаге землетрясения представляют
собой плоскости действия наибольших касательных напряжений (рис. 2).
Рис. 2. Ориентация сколов по отношению к
главным осям напряжений сжатия i и
растяжения k, снимаемых в очаге
землетрясения (1 – нодальные плоскости)
[Введенская, 1961, 1969].
Такой подход возможен только в том случае, если тектонические напряжения, действовавшие в
окрестности сколового разрыва сплошности до его возникновения (активизации), полностью снимаются
в результате смещения вдоль его берегов [Костров, 1975]. Однако последнее возможно лишь для
частного случая напряженного состояния, поскольку тензор напряжений, снимаемых в результате
движения вдоль сколового разрыва сплошности и средних для включающего разрыв макрообъема,
представляет собой тензор чистого сдвига. Поэтому в дальнейшем требование полного снятия
напряжений было фактически заменено положением о совпадении плоскости разрыва с плоскостью
действия максимального касательного напряжения (теория прочности Треска Сен-Венана). В настоящее
время подобный подход активно используется в работах Л.-М.Зобак. В работе [Zobak, 1992] на основе
данных о механизмах очагов одиночных землетрясений, удовлетворяющих определенным критериям
(точность определения, энергетический класс), выполнена реконструкция современных напряжений
практически для всех крупнейших сейсмических областей.