Моделювання пружно-динамічних ефектів земної кори під атомними електростанціями (на прикладі Чорнобильської АЕС)

2015;
: pp. 45 - 54
https://doi.org/10.23939/jgd2015.01.045
Надіслано: Квітень 15, 2015
1
Львівський державний університет безпеки життєдіяльності;(Науково-дослідний інститут ,,Науканафтогаз" Інститут геофізики НАН України)
2
Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України
3
Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України
4
Відділ сейсмічності Карпатського регіону Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, м. Львів
5
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України
6
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України
7
Карпатське відділення Інституту геофізики ім.С.І.Субботіна НАН України

Мета. Метою роботи є створення методики моделювання сейсмічних хвильових полів для широкого класу вертикально- і горизонтально-неоднорідних шаруватих середовищ. Моделювання дасть змогу точніше оцінити характеристики осадових товщ під час дослідження передаточних характеристик середовища під інженерними спорудами. Методика. Моделювання в області інженерної сейсміки потребує використовувати широкий частотний діапазон (у межах частот від 0 до 200 Гц) для дослідження всіх можливих впливів на інженерні споруди. Для розв’язання прямої задачі необхідно використовувати математичні методи моделювання, які дають змогу враховувати різні види і форми неоднорідностей, а також враховувати складну будову осадового шару. Дослідження проводилося через розв’язання прямої динамічної задачі сейсміки методом скінчених елементів. Цей метод математичного моделювання дає можливість проводити розрахунки для моделей, які є складні за своєю будовою. Під час розв’язання прямої динамічної задачі сейсміки вказаним методом коливання середовища розраховуються для кожного моменту часу, тому не втрачається можливість врахування різних обмінних ефектів всередині моделі, а також розраховуємо моделі з різною складною геометричною будовою середовища та різноманітними включеннями. Для моделювання використовувалися наявні двомірні моделі середовища. Під час завдання сигналу у вигляді, близькому до дельта-імпульсу, отримано відклик середовища у повному можливому діапазоні частот коливання моделі, без додаткового оброблення вихідних результатів. Результати. Створений програмний пакет для математичного моделювання сейсмічного хвильового поля. Результатом моделювання є отримане поле переміщень, швидкостей переміщень, прискорення, а також відповідні частотні характеристики для цієї моделі. Наукова новизна. Отриманий у результаті досліджень програмний пакет дає змогу в інтерактивному режимі досліджувати динамічні характеристики і резонансні частоти осадового шару. Практична значущість. У результаті досліджень отримане хвильове поле і частотна характеристика осадового шару під інженерною спорудою. Аналіз частотних характеристик середовища дає можливість отримати резонансні частоти, які потрібно враховувати при проектуванні великих інженерних конструкцій.

  1. Бате К. Численные методы анализа и метод ко­нечных элементов / К. Бате, Е. Вилсон. – М. : Стройиздат, 1982. – 448 с.
  2. Брич Т .Б. Математичне моделювання впливу процесу поглиблення нафтогазової свердло­вини на напружено-деформований стан гірсь­кого масиву / Т .Б. Брич // Вісник Львівського університету. Серія фізична – 2010. – №. 45. – С. 135–141.
  3. Вербицький С. Т. Метод Накамури та метод скінчених елементів при дослідженні АЧХС. / С. Т. Вербицький, Т. Б. Брич, Н. І. Рожок,
    Б. Є. Купльовський // “Геодинаміка”. – 2011. –
    № 2(11). – С. 38–40.
  4. Ильюшин А. А. Механика сплошной среды /
    А. А. Ильюшин. – М. : Издательство Московс­кого университета, 1978.  – 288 с.
  5. Кендзера О. В. Сейсмічна небезпека і захист від землетрусів (практичне впровадження розробок Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України) / О. В. Кендзера // Вісник Націо­нальної академії наук України. – 2015. – № 2. – С. 44–57. – Режим доступу : http ://nbuv.gov.ua/j-pdf/vnanu_2015_2_10.pdf.
  6. Кендзера О. Врахування амплітудно-частотних характеристик ґрунтової товщі при сейсміч­ному мікрорайонуванні будівельного майдан­чика в м. Одесі / О. Кендзера, Ю. Семенова // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Серія Геологія. –
    2010. – № 2(49). – С. 10–13.
  7. Купльовський Б .Є. Моделювання хвильового поля для складних сейсмічних розрізів / Б .Є. Куп­льовський // Вісник Львівського університету. Серія фізична – 2010. – №. 45. – С. 141–150.
  8. Седов Л. И. Механика сплошной среды : в 2-х т. / Л. И. Седов. – М. : Наука, 1984. – 560 c.
  9. Стародуб Ю. П. Комбінований матрично-скінчено­елементний метод для вивчення поширення хвильових полів у неоднорідних середовищах / Ю. П. Стародуб, Т. Б. Брич // Матеріали науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу, наукових працівників і аспірантів Української академії друкарства. – 1995. – С. 132.
  10. Старостенко В. І. Сейсмологічні дослідження для Чорнобильської АЕС / В. І Старостенко,
    О. В. Кендзера, В. Д. Омельченко, С. Т. Вер­бицький, Ю. Т. Вербицький, Т. А. Амашукелі, Ю. В. Лісовий, Н. І. Рожок // Національна академія наук України – Чорнобилю : зб. наук. пр. / НАН України. Національна біб­ліотека України ім. В. І. Вернадського; ред­кол. : О. С. Онищенко (гол.) та ін. – К., 2006. – Режим доступу : http ://www.nbuv.gov.ua/ books/2006/chernobyl/svi.pdf.
  11. Тимошенко С. П. Теория упругости / С. П. Тимо­шенко, Дж. Гудьер. – М. : Наука, 1975. – 576 с.
  12. Bathe K.-J., Finite element procedures in engineering analysis. / K.-J. Bathe. – New Jersey, 1982, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, – 738 p.
  13. David V. Hutton, Fundamentals of Finite Element Analysis / David V. Hutton. – New York, 2004, McGraw-Hill, 495 P.
  14. Singiresu S. Rao, The Finite Element Method in Engineering. – 4 ed. / Singiresu S. Rao. – Miami, 2004, Elsevier Science & Technology Books,
    664 p.
  15. Zienkiewicz O. C., The Finite Element Method for solid and structural mechanics. Six edition. Vol. 1–3 / O. C. Zienkiewicz., R. L.Taylor // Oxford, 2005, Elsevier Butterworth-Heinemann. – 632 p.
  16. Zhangxin Chen, Finite Element Methods and Their Applications / Zhangxin Chen. – Berlin, 2005, Springer, 411 p