Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства
Комплексування геофізичних методів під час тунельних досліджень є дуже важливим, але не до кінця вирішеним питанням. На конкретних прикладах показана висока ефективність спільних робіт методами сейсморозвідки (сейсмічного просвічування) й електророзвідки зондуванням становленням поля за методикою пе...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2008
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15882 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства / Ю.Ю. Дмитриев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 16-24. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15882 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Дмитриев, Ю.Ю. 2011-02-02T12:42:30Z 2011-02-02T12:42:30Z 2008 Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства / Ю.Ю. Дмитриев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 16-24. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15882 550.83:624.19 Комплексування геофізичних методів під час тунельних досліджень є дуже важливим, але не до кінця вирішеним питанням. На конкретних прикладах показана висока ефективність спільних робіт методами сейсморозвідки (сейсмічного просвічування) й електророзвідки зондуванням становленням поля за методикою перехідних процесів, у тому числі і з поверхні води. Complexation geophysical methods in researches of headings is very important, but not completely agreed question. The significant effectiveness of interaction seismic methods and electromagnetic methods including the exploration from the water surface illustrated by the examples of concrete researches. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства |
| spellingShingle |
Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства Дмитриев, Ю.Ю. |
| title_short |
Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства |
| title_full |
Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства |
| title_fullStr |
Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства |
| title_full_unstemmed |
Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства |
| title_sort |
вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства |
| author |
Дмитриев, Ю.Ю. |
| author_facet |
Дмитриев, Ю.Ю. |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| format |
Article |
| description |
Комплексування геофізичних методів під час тунельних досліджень є дуже важливим, але не до кінця вирішеним питанням. На конкретних прикладах показана висока ефективність спільних робіт методами сейсморозвідки (сейсмічного просвічування) й електророзвідки зондуванням становленням поля за методикою перехідних процесів, у тому числі і з поверхні води.
Complexation geophysical methods in researches of headings is very important, but not completely agreed question. The significant effectiveness of interaction seismic methods and electromagnetic methods including the exploration from the water surface illustrated by the examples of concrete researches.
|
| issn |
1996-885X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15882 |
| citation_txt |
Вопросы комплексирования геофизических методов для тоннельного строительства / Ю.Ю. Дмитриев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 16-24. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT dmitrievûû voprosykompleksirovaniâgeofizičeskihmetodovdlâtonnelʹnogostroitelʹstva |
| first_indexed |
2025-11-27T00:45:05Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:45:05Z |
| _version_ |
1850789254847791104 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
УДК 550.83:624.19
ВОПРОСЫ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ДЛЯ ТОННЕЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Дмитриев Ю.Ю.
(ООО «НК «Роснефть» - НТЦ», г. Краснодар,
Российская Федерация)
Комплексування геофізичних методів під час тунельних до-
сліджень є дуже важливим, але не до кінця вирішеним питанням.
На конкретних прикладах показана висока ефективність спіль-
них робіт методами сейсморозвідки (сейсмічного просвічування)
й електророзвідки зондуванням становленням поля за методикою
перехідних процесів, у тому числі і з поверхні води.
Complexation geophysical methods in researches of headings is
very important, but not completely agreed question. The significant ef-
fectiveness of interaction seismic methods and electromagnetic meth-
ods including the exploration from the water surface illustrated by the
examples of concrete researches.
Вопросам комплексирования геофизических методов для
тоннельного строительства, учитывая многообразие форм опас-
ных геологических процессов (ОГП) и их возможные катастро-
фические последствия при строительстве и эксплуатации тонне-
лей ранее уделялось большое значение. В последние годы ком-
плексный подход во многом утратил свои позиции. Это, по-
видимому, связано с раздробленностью геофизических служб и
преимущественной ориентацией на 1-2 метода, которые находят-
ся в компетенции исполнителей. Кроме того, появились и разви-
ваются новые геофизические технологии, претендующие на аб-
солютность и самодостаточность. Нередки случаи сокращения
видов и объемов геофизических работ с целью экономии средств
16
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
на изыскания. Такой подход может привести к серьезным просче-
там при проектировании, так как геофизические исследования,
как правило, являются основным источником информации по
всему разрезу. Зачастую в инженерных изысканиях очень важное
и определяющее понятие «горная порода» заменяется названием
«инженерно-геологический элемент или грунт». Необходимо от-
давать себе отчет, что объектом изучения при тоннельных изы-
сканиях является весь «горный массив» во всем его многообразии
и своими особенностями проявления ОГП. Изучение грунтовых
условий является только частью тоннельных изысканий. Важно
изучить и понять закономерности и модель поведения горной
толщи, являющейся достаточно сложной и динамичной системой.
Комплекс геофизических методов может быть самым разно-
образным, если он отвечает следующим требованиям: непрерыв-
ность и высокая детальность расчленения разреза; глубинность
исследований в отдельных случаях должна составлять 300-400 м
и более; измерения проводятся и в горной местности, с высоко
градиентным рельефом, и с поверхности воды (на подводных пе-
реходах) в любых геологических условиях; возможность произ-
водства площадных работ и геофизического сопровождения в
процессе строительства тоннелей и мониторинга ОГП.
Основные задачи геофизических исследований: литологиче-
ское расчленение разреза; изучение тектонических, гидрогеоло-
гических, структурных и сейсмических условий; определение га-
зоносности; обследование склоновых процессов на порталах; вы-
явление зон напряженного состояния и определение динамиче-
ских характеристик пород. Данная информация является опреде-
ляющей при составлении сводного геологического разреза с вы-
делением конкретных интервалов ОГП по створу проектируемого
тоннеля. Решение таких задач невозможно обеспечить только
традиционными методами ВЭЗ и КМПВ. Именно на тоннельных
изысканиях для получения достоверной и объемной информации
применяются более трудоемкие и ставшие «экзотичными» в со-
временных изысканиях методы: площадные зондирования ста-
новлением поля до глубины 300-400 м, сейсмическое просвечи-
вание на продольных и поперечных волнах, сейсморазведка МОВ
ОГТ, разнообразные методы каротажа, эманационные съемки,
17
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
многоканальные сейсмоакустические зондирования и импульсная
электроразведка с поверхности воды, ЕИЭМПЗ, шахтная сейсмо-
разведка и сейсмоакустика и др.
Анализируя имеющийся опыт, можно констатировать, что
достаточно высокая эффективность геофизических исследований
обеспечивается при комплексировании методов сейсмического
просвечивания, сейсморазведки ОГТ, электромагнитного зонди-
рования становлением поля [1] и каротажа. Остальные методы
имеют вспомогательный характер, и их использование определя-
ется особенностями строения исследуемой горной толщи и ха-
рактером решаемых задач.
Методы сейсмического просвечивания позволяют исследо-
вать очень сложные по строению сейсмогравитационные и сейс-
мотектонические срывы, развивающиеся в коренных породах.
Наиболее интересные данные получены при просвечивании из
тоннелей на дневную поверхность. Возможны также варианты
проведения сейсмического просвечивания с учетом рельефа ме-
стности и из пробуренных скважин на дневную поверхность. При
просвечивании из тоннелей возбуждение упругих колебаний
осуществляется по обделке, а регистрация на земной поверхности
таким образом, чтобы сейсмические лучи пересекались в как
можно большем объеме исследуемого горного массива, что обес-
печивает высокую плотность частных значений сейсмических
параметров в единице объема исследуемого горного массива.
При просвечивании из скважин регистрирующая система поме-
щается в скважинах, а возбуждение осуществляется на поверхно-
сти земли на различном удалении по радиальной схеме по не-
скольким азимутам. Метод ОГТ при благоприятных горно-
геологических условиях также следует отнести к категории важ-
ных и обязательных. Вопросы выбора обрабатывающих комплек-
сов сейсморазведочных данных имеют особое значение при тон-
нельных изысканиях, так как они должны обеспечивать объем-
ность и многопараметровость геофизической информации о
строении горного массива. Безусловно, это должны быть про-
граммы сейсмической томографии, например "XTomo", которая
была разработана в ФГУНПП «СевМорГео», С-Петербург.
Из методов электроразведки необходимо выделить, прежде
18
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
всего, электромагнитные зондирования в различных модифика-
циях, обеспечивающие возможность площадных работ на боль-
шие глубины (300-500 м), обладающие высокой пространствен-
ной детальностью и не зависящие от условий заземлений, анизо-
тропии среды и рельефа местности. Метод зондирований станов-
лением поля в ближней зоне по методике переходных процессов
(ЗСБ-МПП) отвечает таким требованиям. Он основан на возбуж-
дении в горных породах переменных электромагнитных полей с
помощью незаземленной генераторной петли и регистрации про-
цесса становления поля после каждого импульса тока с помощью
многовитковой приемной антенны. Зондирования до глубин 300-
500 м выполняются в модификации с закрепленным источником
(ЗС-ЗИ-МПП) при размерах генераторной антенны до 500х500 м
с согласованием генератора и измерителя с помощью спутнико-
вой системы GPS. Такая система наблюдений позволяет прово-
дить площадные исследования при фиксированном положении
генераторной петли за счет измерений по произвольной траекто-
рии, как в самой петле, так и на некотором удалении от нее [2].
Методы каротажа также следует отнести к очень важным и
информативным при тоннельных изысканиях, особенно если они
дополнены расходометрией, резистивиметрией, гамма-гамма
плотностным и сейсмическим каротажем.
В качестве примера удачного комплексирования можно
привести результаты ЗСБ-МПП и сейсмического просвечивания
на одном из строящихся тоннелей на Северо-Западном Кавказе.
По данным электроразведки ЗСБ-МПП (рис. 1) удалось изучить
поведение Воронцовского надвига, имеющего сложное строение,
в теле которого проходит тоннель, исследовать структурно-
тектонические особенности всей горной толщи, оценить ОГП на
припортальных участках. Данные сейсмического просвечивания
(рис. 2) подтвердили материалы электроразведки и дополнитель-
но позволили оценить напряженно-деформационное состояние
массива.
19
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
0
18
20
24
27
29
32
35
37
41
44
50
61
161
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
H, абсH, абс
Рис. 1. Фрагмент разреза удельных электрических сопро-
тивлений по данным ЗСБ-МПП. Генераторная ан-
тенна 200 х 200 м. Северо-Западный Кавказ, 2005 г
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
70
90
110
130
150
170
190
210
230
250
270
290
70
90
110
130
150
170
190
210
230
250
270
290Отношение скоростей Vs/Vp
Пикеты профиля, м
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
Vs/ Vp
возможные
сейсмогравитационные
срывы
возможные
сейсмогравитационные
срывы
возможные
сейсмогравитационные
срывы
Рис. 2. Фрагмент профиля сейсмического просвечивания из
тоннеля на дневную поверхность. Северо-Западный
Кавказ, 2005 г
20
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
Важным элементом тоннельных изысканий является прове-
дение геофизических исследований с поверхности воды при про-
ектировании подводных переходов. В этом направлении ком-
плексирования геофизических методов возникают дополнитель-
ные проблемы, круг применяемых методов существенно сужает-
ся. Фактически ставится вопрос о разработке современных тех-
нологий инженерно-геофизических работ на акваториях путем
разработки новых методов и адаптации известных. Кроме того,
особенностью изысканий на подводных тоннельных переходах
является обеспечение высокой пространственной детальности ис-
следований и высокого глубинного разрешения разреза, которые
можно реализовать только в режиме непрерывного сканирования
по площади с очень высокой плотностью измерений. Не все гео-
физические методы обладают такими качествами или адаптиро-
ваны под измерения с поверхности воды при глубинности иссле-
дований 30 -50м. Для работ на реках сложно рекомендовать ВЭЗ
или электротомографию по причине течений до 1м/с и более. Ге-
нераторно-измерительная установка должна быть достаточно
компактной, чтобы исключить вариации геометрического факто-
ра. Поэтому, в 2002 году автором была предложена установка
электромагнитного сканирования в соосном варианте, которая
была улучшена (рис. 3) в 2004 году (патент РФ № 52199, Дмитри-
ев Ю.Ю., Тригубович Г.М.).
Рис. 3. Соосная генераторно-измерительная установка элек-
тромагнитного сканирования
21
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
Такая система измерений позволяет реализовать режим ска-
нирования (непрерывной записи в движении) по любой траекто-
рии с высокой плотностью точек наблюдений (расстояние между
точками зондирований менее 1 м). Буксировка производится с
помощью моторной лодки или маломерного катера. Данная тех-
нология опробована (рисунки 4, 5) на многих крупных реках РФ
(Амур, Уссури, Ангара, Ока, Кубань, Нюя, Белая и др.).
-10
-20
-30
-40
H (m)
100 200 300 400 500 пикеты (m)
разнозернистые
пески
интенсивно
выветрелые гипсы
слабо выветрелые
гипсы
Рис. 4. Разрез удельных электрических сопротивлений на
переходе через реку Ока, полученный методом
электромагнитного сканирования. Момент генера-
торной антенны 100 м2. Ток 40А
Из методов сейсморазведки для проведения непрерывного
сканирования разреза с поверхности воды можно рекомендовать
разработку ООО «Деко-проект» г. Москва, основанную на 16-
канальном сейсмоакустическом профилировании по системе ОГТ
с импульсным электродинамическим излучателем «бумер» и
электроискровым излучателем «спаркер».
22
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
Основная ветка
Основная ветка
Резервная ветка
Резервная ветка
0
ПР 4
0
ПР 5
0
ПР 6
0
ПР 7
0 ПР 8
200
150
100
959085807570605040
Рис. 5. План распределения удельных электрических сопро-
тивлений на глубине 30м от поверхности воды по
данным электромагнитного сканирования на реке
Ангара
Следует отметить, что в задачи комплексирования входит не
только подтверждение данных, полученных другими методами,
но и получение дополнительных сведений о состоянии горного
массива, в частности о прочностных характеристиках пород в не-
нарушенном состоянии. В этом плане, методы сейсморазведки
при их реализации с поверхности воды в режиме сканирования
требуют своего дальнейшего методического и аппаратурного
развития.
Приведенные примеры комплексирования геофизических
методов для целей тоннельного строительства представляются
достаточно информативными и обоснованными, как по техноло-
гии полевых работ, так и по геологическому истолкованию полу-
ченных материалов.
Выводы: При комплексировании геофизических методов
для тоннельных изысканий наиболее эффективными и информа-
тивными можно считать методы электромагнитных зондирова-
ний, в различных модификациях, и сейсмического просвечива-
ния, опирающиеся на результаты каротажа в пробуренных сква-
жинах. При работах на акваториях методы сейсморазведки тре-
буют дальнейшего развития.
23
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
СПИСОК ССЫЛОК
1. Ю.Ю. Дмитриев. Опыт применения электромагнитных зон-
дирований становлением поля при инженерно-геологических
изысканиях. / Разведка и охрана недр. № 12, М., 2004 г.
2. Ю.Ю. Дмитриев. Исследование массива горных пород мето-
дом электромагнитных зондирований становлением поля /
Материалы международной научно-технической конферен-
ции «Горная геология, геомеханика и маркшедерия»/. Сбор-
ник научных докладов НАН Украины, УкрНИМИ, Донецк,
2004 г.
24
|