Page 176 - 4262

Згідно з гідростатичною гіпотезою, геостатичний тиск
гірських порід рівний
   Н , (8.3)
3
де:  - об’ємна вага гірських порід, H м ; Н - глибина, на
якій розглядається геомеханічна напруга, м.
З виразу (8.2) випливає, що електричний потенціал із
глибиною зростає, тому земна кора знаходиться в полі
висхідних електричних струмів (континентальна кора).
Густина цих струмів і виносимих ними зарядів на поверхню
землі залежить від генерації зарядів механо-електричними
перетвореннями та від величини складових тензора напруг.
Від знання закону зміни  залежить рішення багатьох
н
практичних задач, до яких відноситься розробка методів і
систем контролю за вимірюванням геомеханічного стану
гірських масивів навколо свердловин і виробок. Формула
(8.2), констатуючи зовнішній лінійний зв’язок механо-
електричного перетворення, не вказує його внутрішньої
причини, тому подальше дослідження проведемо з метою
фізичної трактовки ефекту.
Основна ідея полягає в тому, що в стаціонарних,
градієнтних геомеханічних полях можуть існувати потоки
(також стаціонарні) заряджених дефектів структури –
аніонних чи катіонних вакансій, кластерів, тобто мікротріщин,
які складаються з вакансій одного електричного знака і
дислокацій, на яких існують заряджені сходинки. Такий
процес називається направленою дифузією дефектів. У стані
термодинамічної рівноваги заряджені центри компенсовані
зарядами протилежних знаків, тобто поля немає. Після
прикладання напруг рівновага зарядів порушується, оскільки
відбувається направлене переміщення дефектів і їх відрив від
компенсуючої хмари зарядів. Виникають дифузійні потоки,
густини I яких визначаються виразом
I   nD 3 kT grad  , (8.4)
0
3
3
де  0  a - атомний об’єм дефекта, м , n - число дефектів
3
одиниці об’єму, 1 м ; D - коефіцієнт дифузії дефектів, м 2 с ;

176