книги из ГПНТБ / Джавадов, Д. М. О некоторых явлениях, происходящих во взаимодействующих телах
.pdfОНЕКОТОРЫХ ЯВЛЕНИЯХ, ПРОИСХОДЯЩ
ВО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮ Щ ИХ
ТЕДАХ
Д. М. ДЖАВАДОВ
Я.Д. ДЖАВАДОВ
ОНЕКОТОРЫХ ЯВЛЕНИЯХ, ПРОИСХОДЯЩИХ
ВО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ТЕЛАХ
ш
Йглл^ .
АЗЕРБАЙДЖАНСКОЕ ГОСУДАРСТВ ЗНБОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
^ |
Баку ■ 1973 ' |
I
|
Гос. и*?*!г |
•■ |
.4)1 |
|
научно-1 ■*. •.і;Л |
||
УДК 2—9—2 |
Сі.іЛ/'Міі •ti а |
> • |
|
5273М |
с к з с г ': |
.* |
j |
|
ч и тм ьн о г» |
|
|
Д. Джавадов, Я. Джавадов. О некоторых явлениях, про
исходящих |
во взаимодействующих телах. Баку, |
Азернешр, |
1973, стр. |
182. |
, |
В книге описывается физическая сущность процессов возникновения трещин в горных породах и рассматриваются некоторые природные явления, связанные с этими процес сами.
Приводится новое теоретическое обоснование явлении, происходящих в кристаллах в сходящемся свете.
Рассчитана на широкий круг читателей.
Иллюстраций — 119, таблиц — 4, библиография — 57 наименований.
Р е д а к т о р академик АН Азерб. ССР
Ш. Ф. Мехтиев
Чавадов Чавад M ycejuß оглу, Чаеадов Jae-уз Чавад оглу
ЧИСИМЛЭРИН ДАХИЛИНЯЭ ПАШ ВЕРЭН ГАРШЫЛЫГЛЫ ЭЛАГЭЛЭРО ДАИР
ЕЭ'ЗИ ЬАДИСЭЛЭР
Азериешр—1973
\
ОТ РЕДАКТОРА
Предлагаемый вниманию читателей труд Д. М. Джавадова и Я. Д. Джавадова затрагивает актуальные вопросы, связанные с изучением тре щиноватости горных пород. В нем с новыхпозиций рассмотрен цикл воп росов, имеющих как большое научное, так и практическое значение. Учи тывая дискуссионность некоторых положений авторов, мы сочли необхо димым снабдить данную работу небольшим предисловием.
.Закономерности, которые приводятся в настоящей работе, установ лены авторами при изучении коллекторских свойств трещиноватых по род. В ходе выполнения работы они изучили физическую сущность про цесса возникновения трещин. При этом они ознакомились 'с некоторыми теоретическими вопросами, касающимися области пластической деформа ции. Неудовлетворительность существующей теории пластической дефор мации Г. Беккера и неудовлетворительное объяснение им процессов деформации позволили авторам отнестись критически к некоторым опы там, проведенным в области пластической деформации.
Как известно, процессы деформации, происходящие в природных ус ловиях, несколько отличаются от процессов деформации, происходящих в лабораторных условиях, на что авторы обратили особое внимание. До настоящего времени на процессы образования скорлуповатости в осадоч ных горных породах и шаровых отдельностей в изверженных не обращали достаточного внимания. Кроме ,того. ряд исследователей не учел рацио нальное зерно (эллипсоид деформации) теории Г. Беккера, что и послу жило причиной неправильного понимания некоторых явлений, происходя щих во взаимодействующих телах.
Обычно в литературе вначале приводятся результаты изучения про цессов деформации в изотропных телах, а затем — в анизотропных.
Поскольку горные породы большей частью' являются анизотропными и авторы изучили процессы деформации в основном в них, в настоящей работе разбираются процессы деформации сначала в анизотропных, а за тем в изотропных телах.
Одна |
из |
особенностей работы заключается |
в том. что процессы де- |
1 формации |
в |
горных породах'рассматриваются |
так, как они происходили |
при тектонических процессах в земной коре. |
|
В сущности, в настоящей работе по различным видам остаточной де-
-формации в горных породах устанавливаются процессы деформации, про исходящие на больших глубинах'. Разрешаются некоторые вопросы меха ники, которые на сегодня либо истолкованы недостаточно ясно, либо ос таются неразрешенными.
Как показали исследования авторов, в процессе деформации в теле возникают реактивные силы, существование которых до сих пор не было известно. Скалывание производится этими реактивными силами. Они дей-
' 3
ствуют в направлении, противоположном существующим скалывающим
силам, принятом на сегодня в механике.
Впервые устанавливается направление смешения частиц в телах в процессе их деформации. Уточняется существующая теория о чистом сдвиге и дается новый чистый сдвиг, который наблюдается в практике.
Развиваются |
некоторые |
недостаточно изученные вопросы реологии |
и т. jx, В связи |
с разбором |
до тончайшѵіх деталей процессов деформации |
в твердых телах на базе экспериментов и природных явлений устанавли ваются некоторые явления, происходящие во взаимодействующих телах независимо от их состояния.
В связи с этим на базе экспериментов и природных явлений разви ваются существующие теории о ьолнах. Устанавливается истинное строе ние волн и лучей, направление колебания частиц внутри волн и лучей в анизотропных и изотропных средах и т. д.
Приводится новая, на наш взгляд, обоснованная простая кристалло оптика.
Выводы, сделанные в аспекте развития земной коры, являются вполне обоснованными.
Авторы приводят в работе новую космогоническую гипотезу, основан
ную на процессах столкновений, разработанных на |
базе установленных |
ими закономерностей. |
|
Еще до исследований указанных авторов на возможность образования |
|
солнечной системы путем столкновений указывали |
Сванте Аррениус, |
Джеффрис и др. Однако Д. М. и Я. Д. Джавадовы независимо от пре дыдущих гипотез, на наш взгляд, создали стройную гипотезу.
Нам представляется, что данный труд окажется полезным и вызовет интерес в широких кругах геологов, геофизиков и других специалистов, разрабатывающих аналогичные проблемы.
I
* .
I
1
/
ПРЕДИСЛОВИЕ
Открытие новых нефтяных и газовых месторождений, приуроченных к трещинным коллекторам, поставило перед нефтяниками много сложных проблем буквально во всех областях теории и практики.
Одной из весьма сложных проблем, имеющих сугубо теоретическое и большое практическое значение, является физическая сущность процессов возникновения трещин в гор ных породах. Настоящая работа в основном посвящается этой проблеме.
В работе рассматривается физическая сущность процессов ■ возникновения трещин в горных породах и некоторые другие природные явления, связанные с этими процессами. Так, на
/основе природных явлений и лабораторных исследований, вопреки положениям, принятым на сегодня в трещинной тек-
тонике; впервые с полной несомненностью доказывается, что
>тектонические трещины в анизотропных породах располагают ся параллельно круговым сечениям эллипсоида деформации, а‘в изотропных — параллельно линиям, соединяющим накрест точки пересечения круга, равновеликого с эллипсом деформации.
Тектонические отдельности некоторых мергелей и пелитоморфных известняков, шаровые отдельности, некоторые отдельности каменных углей и т. д. имеют скорлуповатое строение, т.х. е. слагаются скорлупами равных сопротивлений; толщина последних от центра отдельностей к периферии
.увеличивается. На срезе этих скорлуп в природных условиях образуются концентрические валы и углубления наподобие
концентрических волн, возникающих у места, падения капли в воду.
На основе природных явлений и экспериментов устанавли вается направление смещения частиц во взаимодействующих телах в процессе ид взаимодействия, независимо от их состоя ния. В связи с этим Установлено, что в процессе деформации в телах независимо от их состояния возникают реактивные силы,
%
и скалывание в них при сжатии производится этими реактив ными силами. Они действуют в направлении, противополож ном скалывающим силам, принятом на сегодня в механике. Для разъяснения процессов возникновения ' радиальных и концентрических трещин, трещин, возникающих на своде антиклинальных и в мульде синклинальных складок, линий скольжения, развивающихся по двум взаимно пересекающимся системам ортогональнологарнфмических спиралей и, наконец, для разъяснения строения сферической волны приводятся новые производные геометрические фигуры: азер, азеронд вращения и азероид с двумя разделяющими. Из сказанного ясно, что значение этих фигур в геологии, пластической дефор мации и физике велико. /
Всвязи с изложенным развиваются существующие теории
оволнах, устанавливается истинное строение волн и лучей и направление колебания частиц в нңх. При изучении волн в одних случаях их называют продольными, в других — попереч ными, а в третьих — придают им корпускулярное свойство. При этом понятия о луче и поверхности волны, принятые на
сегодня в физике, строго говоря, не имеют физического смысла; а являются искусственными геометрическими представлени ями, помогающими разобраться в наблюдаемых явлениях.
Установленное нами строение волн и лучей имеет не только' сугубо физический смысл, но и выявляет причину и механизм их действия по продольному, поперечному и другим направле ниям, независимо от состояния среды, в которой они распрост раняются. В связи с указанным опровергаются современные теории о кристаллооптике, которые в сущности не в состоянии
объяснить |
некоторые явления, происходящие в кристаллах |
в сходящемся свете. |
|
Дается |
новое простое, неопровержимое теоретическое и |
практическое обоснование явлений, происходящих в крис'тал-^ лах в сходящемся свете.
Наконец, приводится гипотеза о процессе возникновений космических тел, разработанная на базе установленных при родных явлений, которые излагаются в настоящей работе.
Авторы выражают глубокую благодарность за ценные замечания и оказанную гіЬмощь при составлении данной рабо ты — члеиу-корреспондеиту АН СССР Хайну В. Е., академи кам АН Азерб. ССР Мехтиеву Ш. Ф., Султанову А. Д., Кашкаю М. А. и члену-корреспонденту АН Азерб. ССР Шихалибейли Э. Ш.
Значение |
трещиноватости |
горных |
пород |
|||||
трудно |
переоценить. Вероятно, |
человек не |
||||||
' мог |
бы |
существовать, |
если |
бы |
в природе |
|||
не |
образовались |
трещины. |
Возникновение |
|||||
рыхлости в |
породах, |
образование |
почвы |
|||||
и эрозия были бы почти невозможны. |
||||||||
С l o o s |
Н. |
Der |
Gang |
einer |
Falte. Fortschr, |
|||
d. Geol. |
u. PalaeontoL 1934, |
11, 33. |
|
Г Л А В А 1
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
§1. Значение трещиноватости горных пород
внародном хозяйстве
Не имея возможности дать даже самый краткий обзор весьма обширной литературы о значениях трещиноватости гор ных пород, мы приводим некоторые главнейшие работы по дан
ному вопросу |
[3, |
5, 7, 8, 9, |
10, |
11, 13, 14, 15, 17, 18, |
19, 21, |
22, |
||||||||||
24, |
28, |
29, |
30, |
31, |
36, |
38, |
40, |
41, |
42, |
45, |
46, |
48, |
49, |
51, |
52, |
53, |
55, 56 и 57]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
внимание |
|||||
|
Трещины в горных породах всегда привлекали |
|||||||||||||||
геологов как пути, по которым |
проходили |
рудообразующие |
растворы, и как емкости, которые заполнялись рудообразую щими минералами. Трещиноватость в инженерной геологии рассматривается как важное свойство горных пород, обус ловливающее фильтрацию и аккумуляцию водных ресурсов.
Кроме того, она ведет к снижению прочности, уменьшению сопротивляемости, выветриванию и увеличению пористости и проницаемости пород и этим создает условия для рациональ ного ведения горнопроходческих работ. , ’
Исследование трещиноватости в горной промышленности не только облегчает труд человека, но и позволяет увеличи вать производительность труда. Для максимального исполь зования трещиноватости создаются специальные механизмы.
Горные разработки благоустраиваются в соответствии с характером трещиноватости горных пород. Однако при производстве строительных работ трещиноватость пород существенно оказывает отрицательное ' влияние, уменьшая прочность сооружения. Во многих случаях в зависимости от характера трещиноватости целые участки могут быть непри годными под строительство сооружений. Трещинбватость ока-
7
зывает благоприятное влияние на фильтрацию нефти t скважинах и воды в колодцах.
Для увеличения дренажа нефтеносных горизонтов произ водятся специальные работы погидравлическим разрывам пластов, что позволяет увеличить добычу нефти. Вот почему в инженерной геологии, горной промышленности и при разведке и разработке нефтяных месторождений изучению трещинова тости горных пород уделяется большое внимание.
Давно было замечено, что трещины в горных породах располагаются не беспорядочно, а образуют определенные системы, закономерно сопряженные друг с другом.
Первые попытки установления этих закономерностей с целью объяснения происхождения сланцеватости горных пород были сделаны еще в конце прошлого столетия.
Во многих случаях морфология земной поверхности связа на с трещиноватостью. Так, направление рек, долин, морских берегов и других форм рельефа часто обусловливается боль шими тектоническими трещинами.
История изучения трещинных коллекторов нефти и газа относится к давнему времени.
Еще во второй половине Прошлого столетия многими ис следователями было отмечено, что многочисленные трещины, приуроченные к осям антиклиналей, являются основной причи ной скопления нефти и что между количеством трещин и коли чеством нефти имеется прямая зависимость. Также было под мечено, что одним из основных условий образования залежей нефти является наличие многочисленных трещин, создающих определенные пути миграции нефти в породы-коллекторы. Антиклинальные складки считались местом интенсивного натяжения, с чем связывалась трещиноватость пород, обусло вившая образование трещинной полостности.
В конце прошлого века было замечено, что взаимосвязь скважин ориентирована в направлении простирания преобла дающих трещин, наблюдаемых в обнажении. Часто рядом расположенные скважины этого месторождения, независимоот глубины их, взаимодействовали друг с другом и т. д.
Крупнейшие^ мире ира’нскпе и иракские месторождения нефти, как известно, приурочены к краевой части складчатой области Альпийско-Гималайской геосинклинали.
Интенсивная складчатость и прогибы слоев в этой области создали весьма значительную сеть трещин, которая является хорошим полем фильтрации и аккумуляции нефти. Практикой совершенно точно'установлено, что между трещиноватостью и продуктивностью скважин существует прямая зависимость. *
Все вновь открывающиеся месторождения промышленной нефти, связанные с трещинными коллекторами, свидетельст вуют о необходимости всестороннего и углубленного изучения трещиноватых пород-коллекторов нефти и газа.
8 |
' |
. |
Как видно из всего изложенного, изучение трещиноватости горных пород среди других геологических вопросов занимает важное место, так как с изучением этого параметра горных пород, помимо промыслово-геологических задач, решаются сложные задачи инженерной геологии, геоморфологии, горно го дела, рудной геологии, геотектоники и др., имеющие огром ное значение в народном хозяйстве.
♦
§ 2. Краткий обзор некоторых системных трещин, встречающихся в горных породах
В результате тектонических процессов почти во всех хрупких горных породах возникают две взаимно пересекающи еся системы трещинных плоскостей. На плоскостях наслоения однородного слоя поперечные сечения этих трещинных плос костей составляют две взаимно пересекающиеся системы трещин (рис. 1), а по мощности одну систему (рис. 3, извест-
I'
Рис. 1. Две взаимно пересекающиеся системы трещин на плоскости наслоения пелитоморфных известняков (Дагестан, Казбекский район, форамшшферрвые отло-; жения, фото В. Л. Галина)
няки). В результате этого слои горной породы разбиваются на тектонические отдельности (рис. 2).
Кроме указанных трещин, в горных породах встречаются
9