Fault Sliding Modes—Governing, Evolution and Transformation

Abstract

A brief summary of fundamental results obtained in the IDG RAS on the mechanics of sliding along faults and fractures is presented. Conditions of emergence of different sliding regimes, and regularities of their evolution were investigated in the laboratory, as well as in numerical and field experiments. All possible sliding regimes were realized in the laboratory, from creep to dynamic failure. Experiments on triggering the contact zone have demonstrated that even a weak external disturbance can cause failure of a “prepared” contact. It was experimentally proven that even small variations of the percentage of materials exhibiting velocity strengthening and velocity weakening in the fault principal slip zone may result in a significant variation of the share of seismic energy radiated during a fault slip event. The obtained results lead to the conclusion that the radiation efficiency of an earthquake and the fault slip mode are governed by the ratio of two parameters—the rate of decrease of resistance to shear along the fault and the shear stiffness of the enclosing massif. The ideas developed were used to determine the principal possibility to artificially transform the slidding regime of a section of a fault into a slow deformation mode with a low share of seismic wave radiation.

Study, Forecast and Controlled Seismic Hazard Reduction in the Identified Segments of the Main Faults by Cyclic Injection of Fluid Through Deep Multi-Branch Directionally Inclined Wells

“…Подобные условия с учетом высоких температур и давлений невозможно детально воспроизвести в лабораториях. Отсюда следует вывод о необходимости проведения полевых исследований для уточнения параметров глубинных петрофизических условий подготовки очагов землетрясений, которые следует учитывать при численном моделировании и при создании новых моделей очагов [Kocharyan, 2016;Kocharyan, Kishkina, 2020;Kocharyan et al, 2021]. Также неоценимую роль играют и экспериментальные данные, которые получены в процессе первичного вскрытия бурением отдельных сегментов напряженной разломной зоны на достижимых глубинах в 3-7 тыс.…”

“…В ряде известных публикаций рассматривается природная модель стадийности формирования магистрального разлома путем последовательного объединения мелких, средних и достаточно протяженных разрывных нарушений в геологической среде [Ruzhich, 1997;Seminsky, 2003;Psakhie et al, 2014]. Согласно выявленной ранее стадийности формирования магистральных разломов при последовательном слиянии мелких разрывов в разрывы все более высокого ранга закономерно возникают самоподобные неровности, обеспечивая соответствующую шероховатость [Ruzhich, 1997;Kocharyan et al, 2021]. При дальнейших смещениях крыльев разломов в сформировавшихся магистральных участках разломов на умеренных глубинах верхней части земной коры при контактных взаимодействиях неровностей может возникать эффект дилатансии, т.е.…”

“…Сходное мнение, обоснованное с позиций геомеханики, изложено в работах Г.Г. Кочаряна с соавторами [Kocharyan, Kishkina, 2020;Kocharyan et al, 2021]. Также целесообразно для выработки мероприятий по обеспечению сейсмической безопасности, в виде снижения инженерно-сейсмического риска, осуществлять, например, проведение крупномасштабных натурных тестовых воздействий при непрерывном контроле параметров отклика на воздействия.…”