ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД ДЛЯ ОЦЕНКИ ПЛОЩАДОК РАЗМЕЩЕНИЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ

Ю. П. Коновалова

Коновалова Ю. П. Исследование закономерностей деформационных процессов в массиве горных пород для оценки площадок размещения ответственных объектов недропользования // Известия УГГУ. 2018. Вып. 3(51). С. 98-107. DOI 10.21440/2307-2091-2018-3-98-107

Актуальность проблемы. Проблема обеспечения безопасного размещения особо ответственных объектов исключительно актуальна. Достоверная оценка явлений и процессов, происходящих в массиве горных пород, является важным моментом в выборе площадок строительства таких объектов. Одним из факторов, определяющих напряженно-деформированное состояние массива, являются современные геодинамические движения. Нормативные документы, регламентирующие критерии и требования по обеспечению безопасности при размещении ответственных и опасных объектов, не полностью соответствуют уровню современных представлений о геодинамических движениях. Причины отсутствия методики диагностики современной геодинамической активности массива, пригодной для массовой реализации в практике инженерных изысканий, заключаются в сложности выявления и учета пространственно-временных закономерностей распределения параметров геодинамических движений.
Целью работы является исследование распределения деформаций, обусловленных современными геодинамическими движениями, в иерархически-блочном массиве горных пород на разных пространственно-временных базах для совершенствования методики геодинамической диагностики площадок размещения ответственных объектов.
Методы исследования: анализ и обобщение результатов геодезического мониторинга трендовых и цикличных короткопериодных геодинамических движений, полученных на локальных геодинамических полигонах на базах от десятков метров до 25 км.
Результаты. По данным повторных геодезических измерений на базах от десятков метров до 25 км за временной интервал от нескольких часов до 3–4 десятков 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.
Выводы. На основании выявленных закономерностей распределения деформационных параметров геодинамических движений в массиве горных пород обоснованы и представлены основные принципы выбора безопасных мест размещения особо ответственных объектов недропользования.

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

ЛИТЕРАТУРА

1. Сашурин А. Д. Уровень обеспеченности геодинамической безопасности объектов атомной энергетики // ГИАБ. 2010. № 12. С. 214–218.
2. Kuzmin Yu. O. Recent geodynamics of the faults and paradoxes of the rates of deformation // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2013. Vol. 49, Issue 5. September. P. 626–642.
3. Kuzmin Yu. O. Recent geodynamics of dangerous faults // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2016. Vol. 52, Issue 5. September. P. 709–722.
4. Современные активные зоны нарушения сплошности верхней части земной коры на территории Екатеринбурга / А. Н. Гуляев [и др.] //Инженерная геология. 2008. № 2. С. 13–16.
5. 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 окт. 2009 г.). Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2009. С. 28–36.
6. Сашурин А. Д. Геодинамические истоки крупнейших природно-техногенных катастроф // ГИАБ. 2011. № 11. С. 225–236.
7. Учитель И. Л. Разрушительные свойства геодеформаций. Одесса: Астропринт, 2010. 222 с.
8. Селюков Е. И., Стигнеева Л. Т. Краткие очерки практической микрогеодинамики. СПб.: Питер, 2010. 175 с.
9. Серебрякова Л. И. Оценка геодинамической активности территории строительства Крымской АЭС по геодезическим данным // Геодезия и картография. 2012. № 6. С. 46–52.
10. Серебрякова Л. И. Закономерности и особенности вертикальных движений земной поверхности территории Игналинской АЭС // Геодезия и картография. 2012. № 7. С. 57–63.
11. Татаринов В. Н. Ново-Воронежская АЭС. GPS-наблюдения в районе АЭС. М.: ГЦ РАН, 2000. 12 с.
12. Tatarinov V., Seelev I., Tatarinova T. The results of GNSS observations in the area of the underground disposal of radioactive waste (Yenisei Ridge) // IMCET 2017: New Trends in Mining: Proceedings of 25th International Mining Congress of Turkey 25, New Trends in Mining. 2017. С. 534–541.
13. Коновалова Ю. П. Геодинамические аспекты выбора безопасных площадок размещения особо ответственных объектов недропользования // ГИАБ. 2011. № 11. С. 133–138.
14. Kenneth M. Cruikshank, Curt D. Peterson. 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.
15. Сашурин А. Д. Современная геодинамика и техногенные катастрофы // Геомеханика в горном деле: докл. науч.-техн. конф. (19–21 нояб. 2002 г.). Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2003. С. 180–191.
16. Bos M., Bastos L., Fernandes R. The influence of seasonal signals on the estimation of the tectonic motion in short continuous GPS time-series // Journal of Geodynamics. 2010. Vol. 49, Issue 3–4. April. P. 205–209.
17. Biessy G., Moreau F., Dauteuil O., Bour O. Surface deformation of an intraplate area from GPS time series // Journal of Geodynamics. 2011. Vol. 52, Issue 1. July. P. 24–33.
18. Gülal E., Erdoǧan H., Tiryakioǧlu I. Research on the stability analysis of GNSS reference stations network by time series analysis // Digital Signal Processing: A Review Journal. 2013. Vol. 23, Issue 6. December. P. 1945–1957.
19. He X., Hua X., Yu K., Xuan W., Lu T., 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, Issue 5. March. P. 1316–1327.
20. He X., Montillet J.-P., Fernandes R., Bos M., Yu K., Hua X., Jiang W. Review of current GPS methodologies for producing accurate time series and their error sources // Journal of Geodynamics. 2017. Vol. 106. May. P. 12–29.
21. 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.
22. Коновалова Ю. П. Исследование цикличных короткопериодных геодинамических деформаций территорий при выборе площадки под строительство атомных станций // ГИАБ. 2010. № 7. С. 269–274.
23. Пустуев А. Л. Исследование трендовых геодинамических деформаций при выборе площадок для строительства атомных станций // ГИАБ. 2011. № 1. С. 282–290.