«КРСУнун ЖАРЧЫСЫ» журналынын МААЛЫМАТ ПОРТАЛЫ

Несмотря на большой объем полевых и лабораторных экспериментов по изучению электромагнитной триггерной сейсмичности, физический механизм инициирования землетрясений импульсами постоянного электрического тока до сих пор не ясен, что сдерживает возможное практическое использование данного эффекта для снижения сейсмической опасности. В качестве одного из таких физических механизмов рядом исследователей рассматривается повышение температуры и внутрипорового давления флюида в горных породах за счет джоулева нагрева при протекании электрического тока через поры и трещины, приводящее к снижению эффективной прочности горных пород. Проведено экспериментальное исследование процесса теплового расширения флюида вследствие джоулева нагрева в искусственной диэлектрической полости, имитирующей поровое пространство в горной породе, при пропускании через флюид постоянного электрического тока с напряжением от 3,7 мВ до 3,7 В. Показано, что даже при плотности тока в полости на уровне 10-2 А/м2, что на 5–6 порядков превышает оценки плотности тока, генерируемого в полевых экспериментах, повышение внутрипорового давления флюида составляет 15,7 %, что недостаточно для инициирования разрушения горных пород и, как следствие, возникновения сейсмических событий.

джоулев нагрев; внутрипоровое давление; флюид; модель полости; постоянный электрический ток; электролиз

Электромагниттик триггердин сейсмикалуулугун изилдөө боюнча талаа жана лабораториялык эксперименттердин чоң көлөмүнө карабастан, туруктуу электр тогунун импульстары менен жер титирөөнү демилгелөөнүн физикалык механизми дагы эле түшүнүксүз, бул сейсмикалык коркунучту азайтуу үчүн болгон эффектти практикалык колдонууга тоскоол болууда. Мындай физикалык механизмдердин бири катары бир катар изилдөөчүлөр тектерде электр тогу тешикчелер жана жаракалар аркылуу өткөндө джоуль ысытуусунан улам тоо тектериндеги суюктуктун температурасынын жана тешик ичиндеги басымынын жогорулашын карашат, бул тоо тектердин эффективдүү бекемдигинин төмөндөшүнө алып келет. Флюид аркылуу 3,7 мВдан 3,7 Вге чейинки чыңалуудагы туруктуу электр тогун өткөрүүдө тоо тектеги тешикче мейкиндикти окшоштурган жасалма диэлектрдик көңдөйдө джоуль ысытуусунан улам суюктуктун термикалык кеңейүү процессине эксперименталдык изилдөө жүргүзүлдү. Көңдөйдөгү токтун тыгыздыгы 10-2 А/м2 деңгээлинде болсо да, бул талаа эксперименттеринде пайда болгон токтун тыгыздыгынын эсептөөлөрүнөн 5–6 даражага жогору экени көрсөтүлгөн тешикченин ичиндеги басымынын жогорулашы 15,7%ды түзөт, бул тоо тектердин бузулушун жана анын натыйжасында сейсмикалык окуялардын пайда болушун баштоо үчүн жетишсиз.

Джоуль ысытуусу; тешикче ичиндеги басым; суюктук; көңдөй модели; туруктуу электр тогу; электролиз

Despite the extensive body of research conducted over three decades on the phenomenon of electromagnetic trigger seismicity, the underlying physical mechanism responsible for initiating earthquakes by pulses of direct electric current remains unknown. This lack of clarity impedes the potential practical applications of this effect in reducing seismic risk. One such physical mechanism is the increase in temperature and intra-pore fluid pressure in rocks due to the flow of electric current through pores and cracks, which results in a decrease in the effective strength of rocks, caused by the phenomenon of Joule heating. This paper presents the findings of an experimental study into the thermal expansion of fluid caused by Joule heating in an artificial dielectric cavity, which was used to simulate the pore space in rock. The experiments were conducted using a constant electric current with a voltage ranging from 3.7 mV to 3.7 V. The experiments demonstrated that even when a current density of 10−2 A/m² was applied in the cavity, which is 5–6 orders of magnitude higher than that estimated in field experiments, the increase in intra-pore fluid pressure was only 15.7%. This is insufficient to initiate rock fracture and consequently trigger seismic events.

joule heating; intrapore pressure; fluid; cavity model; constant electric current; electrolysis