Page 179 - 6583

Згідно з гідростатичною гіпотезою, геостатичний тиск
гірських порід рівний
   Н , (8.3)

де  – об’ємна вага гірських порід, H м ; Н – глибина,
3
на якій розглядають геомеханічну напругу, м.
З виразу (8.2) випливає, що електричний потенціал із
глибиною зростає, тому земна кора перебуває 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 завдань, до яких належить розроблення 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 розкриває 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,
що складаються з вакансій одного електричного знака і
дислокацій, на яких існують заряджені сходинки. Такий
процес називається напрямленою дифузією дефектів. У стані
термодинамічної рівноваги заряджені центри компенсовані
зарядами протилежних знаків, тобто поля немає. Після
прикладання напруг рівновага зарядів порушується, оскільки
відбувається напрямлене переміщення дефектів і їхнє
відривання від компенсувальної хмари зарядів. Виникають
дифузійні потоки, густини I яких визначаються виразом
I   0 nD 3 kT grad  , (8.4)

де  0  a – атомний об’єм дефекта, м , n – кількість
3
3
дефектів одиниці об’єму, 1 м ; D – коефіцієнт дифузії
3
дефектів, м 2 с ; k – стала Больцмана, Дж К ; Т –

179