123

 

ISSN 0536-1028 (Print)              ISSN 2686-9853 (Online)  

УДК 528.48:622.83:621.049
DOI: 10.21440/0536-1028-2018-6-6-17

КОНОВАЛОВА Ю. П.
Институт горного дела Уральского отделения РАН
(Россия, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58)


Введение. Вопросы безопасного размещения и эксплуатации особо ответственных объектов недропользования являются исключительно актуальными. Безопасное функционирование любого объекта зависит не только от его конструктивных особенностей, но и от достоверной и обоснованной оценки явлений, происходящих в среде, где он создан, т. е. в массиве горных пород. Современные геодинамические движения являются одним из факторов, определяющих напряженно-деформированное состояние массива. Однако проведение специальных изысканий, направленных на выявление и учет геодинамических движений, не нашло должного отражения при проектировании и строительстве особо ответственных объектов. Несовершенство нормативной базы и сложности учета пространственно-временного распределения параметров геодинамических движений являются основными причинами отсутствия методики геодинамической диагностики горного массива, пригодной для массовой реализации в практике инженерных изысканий.
Целью работы является исследование распределения деформаций как основного параметра, определяющего состояние объекта, обусловленных современными геодинамическими движениями, в иерархически блочном массиве горных пород на разных пространственно-временных уровнях для совершенствования методики учета геодинамических факторов при выборе безопасных площадок размещения.
Методика проведения исследований. В исследованиях были использованы результаты геодезического мониторинга трендовых и цикличных короткопериодных геодинамических движений, полученных на локальных геодинамических полигонах на базах от десятков метров до 25 км, а также данные постоянно действующих станций глобальной навигационной спутниковой системы на территории площадью 70 x 90 км. Для различных пространственно-временных баз измерений были рассчитаны деформационные параметры геодинамических движений, отстроены поля деформаций.
Результаты. По данным повторных геодезических измерений на базах от десятков метров до 90 км за временной интервал от нескольких часов до 40 лет установлены зависимости модуля относительных деформаций от длины реперного интервала. На основании зависимостей получены максимальные значения деформаций, которые могут быть использованы в качестве критических деформационных критериев при исследовании территорий различной площади и выборе параметров мониторинговой сети. При сопоставлении деформационных параметров трендовых и короткопериодных движений одних и тех же реперов наблюдательной сети установлена взаимосвязь в ориентации главных осей тензоров деформаций, рассчитанных по данным измерений за длительный промежуток времени и за суточный сеанс непрерывных измерений с дискретностью замера 10–20 мин.
Область применения результатов. Выявленная закономерность может быть использована для экспресс-диагностики напряженно-деформированного состояния массива за непродолжительное время по результатам измерений непрерывных короткопериодных движений.
Выводы. Полученные результаты позволяют повысить достоверность оценок состояния массива горных пород по геодинамическому фактору при выборе безопасных мест размещения ответственных объектов недропользования.

Ключевые слова: современные геодинамические движения; ответственные объекты недропользования; атомная станция; иерархически блочный массив; самоорганизация; деформация; геодинамическая диагностика.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Кузьмин Ю. О. Современная геодинамика и оценка геодинамического риска при недропользовании. М: Агентство экологических новостей, 1999. 220 с.
  2. Гуляев А. Н., Дружинин В. С., Демина А. Ю., Гладышева Р. М., Осипов В. Ю., Косолапов А. А. Современные активные зоны нарушения сплошности верхней части земной коры на территории Екатеринбурга // Инженерная геология. 2008. № 2. С. 13–16.
  3. Тагильцев С. Н., Осипова А. Ю., Лукьянов А. Е. Выделение активных тектонических структур на территории г. Екатеринбурга // Геомеханика в горном деле: докл. науч.-техн. конф. 14–15 октября 2009 г. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2009. С. 28–36.
  4. Сашурин А. Д. Геодинамические истоки крупнейших природно-техногенных катастроф // ГИАБ. 2011. № 11. С. 225–236.
  5. Учитель И. Л. Разрушительные свойства геодеформаций. Одесса: Астропринт, 2010. 222 с.
  6. Селюков Е. И., Стигнеева Л. Т. Краткие очерки практической микрогеодинамики. СПб.: Питер, 2010. 175 с.
  7. Nikoladis R. Observation of geodetic and seismic deformation with the global positioning system. University of California, San Diego, Calofornia. 2002. 249 p.
  8. Серебрякова Л. И. Оценка геодинамической активности территории строительства Крымской АЭС по геодезическим данным // Геодезия и картография. 2012. № 6. С. 46–52.
  9. Серебрякова Л. И. Закономерности и особенности вертикальных движений земной поверхности территории Игналинской АЭС // Геодезия и картография. 2012. № 7. С. 57–63.
  10. Татаринов В. Н. Ново-Воронежская АЭС. GPS-наблюдения в районе АЭС. М.: ГЦ РАН, 2000. 12 с.
  11. Татаринов В. Н., Морозов В. Н. Прогнозирование устойчивости геологической среды при выборе мест размещения и эксплуатации объектов ядерного топливного цикла // Инженерная экология. 2008. № 5. С. 10–16.
  12. Cruikshank Kenneth M., Peterson Curt D. Current state of strain in the central cascadia margin derived from changes in distance between GPS stations // Open Journal of Earthquake Research. 2015. Vol. 4. P. 23–36.
  13. Сашурин А. Д. Современная геодинамика и техногенные катастрофы // Геомеханика в горном деле: докл. науч.-техн. конф. 19–21 ноября 2002 г. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2003. С. 180–191.
  14. Bos M.S., Bastos L., Fernandes R. M. S. The influence of seasonal signals on the estimation of the tectonic motion in short continuous GPS time-series // Journal of Geodynamics. 2010. Vol. 49. P. 205–209.
  15. Biessy G., Moreau F., Dauteuil O., Bour O. Surface deformation of an intraplate area from GPS time series // Journal of Geodynamics. 2011. Vol. 52. P. 24–33.
  16. He Xiaoxing, Hua Xianghong, Yu Kegen, Xuan Wei, Lu Tieding, Zhang W., Chen X. Accuracy enhancement of GPS time series using principal component analysis and block spatial filtering // Advances in Space Research. 2015. Vol. 55. P. 1316–1327.
  17. Gülal Engin, Erdogan Hediye, Tiryakioglu Ibrahim. Research on the stability analysis of GNSS reference stations network by time series analysis // Digital Signal Processing. 2013. Vol. 23. P. 1945–1957.
  18. Панжин А. А. Исследование короткопериодных деформаций разломных зон верхней части земной коры с применением систем спутниковой геодезии // Маркшейдерия и недропользование. 2003. № 2. С. 43–54.
  19. Коновалова Ю. П. Исследование цикличных короткопериодных геодинамических деформаций территорий при выборе площадки под строительство атомных станций // ГИАБ. 2010. № 7. С. 269–274.
  20. Пустуев А. Л. Исследование трендовых геодинамических деформаций при выборе площадок для строительства атомных станций // ГИАБ. 2011. № 1. С. 282–290.