Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма

Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма

На прикладах ділянок зсувних схилів Південного узбережжя Криму надано результати аналізу інформативності сейсмічних хвильових полів і рекомендації щодо вибору оптимальних умов проведення сейсмічних досліджень з визначення рівня ґрунтових вод....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2009
Автори: Федин, М.М., Тиркель, М.Г.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2009
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15935
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма / М.М. Федин, М.Г. Тиркель // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 35-49. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15935
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159352025-02-09T13:21:35Z Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма Федин, М.М. Тиркель, М.Г. На прикладах ділянок зсувних схилів Південного узбережжя Криму надано результати аналізу інформативності сейсмічних хвильових полів і рекомендації щодо вибору оптимальних умов проведення сейсмічних досліджень з визначення рівня ґрунтових вод. By the examples of areas of landslide-hazardous slopes on the South coast of the Crimea the results of analysis of seismic wave fields and recommendations for choosing the optimal options for seismic exploration with the aim to determine underground water level are given. 2009 Article Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма / М.М. Федин, М.Г. Тиркель // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 35-49. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15935 550.834:622.12 ru application/pdf Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description На прикладах ділянок зсувних схилів Південного узбережжя Криму надано результати аналізу інформативності сейсмічних хвильових полів і рекомендації щодо вибору оптимальних умов проведення сейсмічних досліджень з визначення рівня ґрунтових вод.
format Article
author Федин, М.М.
Тиркель, М.Г.
spellingShingle Федин, М.М.
Тиркель, М.Г.
Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма
author_facet Федин, М.М.
Тиркель, М.Г.
author_sort Федин, М.М.
title Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма
title_short Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма
title_full Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма
title_fullStr Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма
title_full_unstemmed Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма
title_sort анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов южного берега крыма
publisher Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate 2009
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15935
citation_txt Анализ оптимальных частотных диапазонов проведения сейсмических исследований при прогнозе состояния оползнеопасных склонов Южного берега Крыма / М.М. Федин, М.Г. Тиркель // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 35-49. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT fedinmm analizoptimalʹnyhčastotnyhdiapazonovprovedeniâsejsmičeskihissledovanijpriprognozesostoâniâopolzneopasnyhsklonovûžnogoberegakryma
AT tirkelʹmg analizoptimalʹnyhčastotnyhdiapazonovprovedeniâsejsmičeskihissledovanijpriprognozesostoâniâopolzneopasnyhsklonovûžnogoberegakryma
first_indexed 2025-11-26T03:32:22Z
last_indexed 2025-11-26T03:32:22Z
_version_ 1849822239263817728
fulltext Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 35 УДК 550.834:622.12 АНАЛИЗ ОПТИМАЛЬНЫХ ЧАСТОТНЫХ ДИАПАЗОНОВ ПРОВЕДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ПРОГНОЗЕ СОСТОЯНИЯ ОПОЛЗНЕОПАСНЫХ СКЛОНОВ ЮЖНОГО БЕРЕГА КРЫМА Федин М. М., (ООО "Южнобережный Центр Изысканий", АР Крым, г. Алушта) Тиркель М. Г. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) На прикладах ділянок зсувних схилів Південного узбережжя Криму надано результати аналізу інформативності сейсмічних хвильових полів і рекомендації щодо вибору оптимальних умов проведення сейсмічних досліджень з визначення рівня ґрунтових вод. By the examples of areas of landslide-hazardous slopes on the South coast of the Crimea the results of analysis of seismic wave fields and recommendations for choosing the optimal options for seismic exploration with the aim to determine underground water level are given. Возрастающие темпы застройки Южного берега Крыма уве- личивают техногенную нагрузку на осваиваемые территории, для которых оползни являются одним из наиболее опасных геологи- ческих факторов. Для участка побережья в районе поселка Гур- зуф, детского оздоровительного центра «Артек» характерным яв- ляется широкое распространение медленных оползневых смеще- ний, которые охватили склон от моря до шоссе Ялта - Симферо- поль, а на отдельных участках и выше. Результаты выполненных институтом «Фундаментпроект» длительных инструментальных наблюдений за устойчивостью склона свидетельствуют о том, что на фоне общих медленных смещений выделяются отдельные, вы- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 36 тянутые по падению склона глетчерообразные потоки, имеющие относительно более высокие скорости. В свое время они были выделены оползневой станцией по визуальным наблюдениям как активные оползни. Это Ай-Данильский и Соловьевский оползни, оползень в районе дома творчества им. Коровина, оползень Гур- зуфского винподвала и многие другие. Разработка эффективных методов оценки состояния склонов является одной из актуальнейших задач, решение которой может быть получено за счет применения сейсмического метода при ис- пользовании математического моделирования для анализа эф- фективности конкретных прогнозных методик [1-3]. В частности, чрезвычайно актуален вопрос выбора оптимальных частотных диапазонов и обоснования надежных прогнозных методик [3]. В настоящей статье на примерах оползневых склонов в рай- оне поселка Гурзуф и детского оздоровительного центра «Артек» представлены результаты математического моделирования сейс- мических волновых полей, целью которых был выбор оптималь- ных частотных диапазонов проведения сейсмических исследова- ний по определению уровня грунтовых вод (УГВ). На рис. 1. представлены фрагменты характерных геологиче- ских разрезов на участке набережной А.С.Пушкина в поселке Гурзуф, а на рис. 2 – на участке ДПУ («Артек»). Рис. 1. Фрагменты геологического разреза на участке набе- режной А. С. Пушкина в поселке Гурзуф Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 37 Рис. 2. Фрагмент геологического разреза на участке на уча- стке ДПУ («Артек») При рассмотрении строения оползнеопасных склонов на рассматриваемых участках можно заметить много общих черт. Коренные породы таврической серии (они на рисунках отмечены как 3 и 4) представлены выветрелыми трещиноватыми аргилли- тами низкой и очень низкой прочности с маломощными про- слоями плитчатого аргиллита и песчаника. Оползневые образо- вания представлены слоями (1) и (2). Это дресвянисто- щебенистые, бурые суглинки, от твердой до мягкопластичной консистенции. Обломочный материал до 45% - щебень, дресва песчаника, аргиллита, алевролита, известняка. Толща разбита многочисленными оползневыми поверхностями скольжения. Суммарная мощность оползневых образований в каждом из рас- сматриваемых случаев не превышает 15-20 м. На основе вышеизложенного можно рассматривать данные участки наблюдений подобными в геологическом плане и уста- новить информативные характеристики волновых полей базиру- ясь на обобщенной модели. Возьмем за основу участок ДПУ («Артек»). На рис. 3 пред- ставлена соответствующая геолого-геофизическая модель, а в таблице 1 подробно описаны параметры залегающих пород, в ча- стности, плотности и скорости распространения сейсмических волн в породах, на основе которых производились вычисления. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 38 Рис. 3. Модель оползневого склона на оползнеопасном уча- стке ДПУ («Артек») Предварительный анализ моделей показывает, что они от- личаются расположением первой резкой отражающей границей. В модели без учета расположения УГВ оба пласта суглинка обла- дают сходными характеристиками. В результате этого первую из отражающих границ образует верхний слой аргиллитов (для ко- торого скорость распространения продольных волн вдвое боль- ше, чем у пород залегающих выше). Между различными аргил- литами отражающие границы также достаточно резкие. Увеличе- ние скоростей продольных волн на каждой из границ составляет 25-30 %. В модели с учетом УГВ сходными характеристиками обладают нижний пласт буровато-серого суглинка и верхний пласт аргиллитов. Их плотности и скорости распространения продольных волн различаются не более чем на 10-15 %. Мощ- ность водонасыщенного слоя достаточно мала, поэтому, несмот- ря на существенное поглощение поперечных волн в его пределах, они должны проникать в залегающие ниже пласты и вносить Суглинок Без учета С учетом 6 м 10 м 0 1000 2000 3000 4000 Суглинок Аргиллит Аргиллит Аргиллит 2 м 3 м Vp, м/с Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 39 свой вклад в формирование волновой картины. Первая резкая от- ражающая граница располагается на УГВ. Таблица 1 Сейсмогеологическая модель оползня ДНУ (Артек) № слоя Породы Мощность, м Плотность, г/см3 СкоростьVр, м/сек 1 Суглинок дресвянисто- щебенистый бурый от твердой до мягкопластичнои консистенции. Обломочный материал до 45% - щебень, дресва песчаника, аргил- лита, алевролита, известняка. Толща разбита многочисленными оползневыми поверхностями скольжения. 6,0-10,0 2,18-2.2 500 - 700 2 Суглинок дресвянисто- щебенистый буровато-серый, по- лутвердый, грубый. Обломочный материал до .45% - щебень, дресва песчаника, аргиллита, алевролита, известняка. 0-2,0 2,2 800-1000 3 Аргиллит чешуйчатый игонкоп- литчатый бурый, буровато-серый, сильно трещиноватый, низкой прочности. 1.0-3,0 2.2 1400- 1900 4 Аргиллит темно-серый тонкоплит- чатый, средней прочности, трещи- новатый, с прослоями песчаника и алевролита, с тектоническими по- верхностями скольжения. 4,0 - 6,0 2,2 - 2,3 2000 - 2900 5 Аргиллит темно-серый плитчатый, прочный, трещиноватый, с про- слоями песчаника и алевролита, с теюоническими поверхностями скольжения. 2,3 -2,4 3100-3600 Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 40 Описанные выше особенности обуславливают структуру фор- мируемых волновых полей. На рис. 4-6 представлены картины распределения Z, X и Y компонент смещений частиц среды в по- следовательные моменты времени для модели без учета УГВ. Для сравнения на рис. 7-9 представлены аналогичные картины в те же моменты времени для модели с учетом УГВ. Рис. 4. Последовательные картины распределения Z компо- ненты смещений частиц среды для модели без учета УГВ Z 25 мс 50 мс 75 мс 100 мс Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 41 Рис. 5. Последовательные картины распределения Х компо- ненты смещений частиц среды для модели без учета УГВ X 25 мс 50 мс 75 мс 100 мс Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 42 Рис. 6. Последовательные картины распределения Y компо- ненты смещений частиц среды для модели без учета УГВ Y 25 мс 50 мс 75 мс 100 мс Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 43 Рис. 7. Последовательные картины распределения Z компо- ненты смещений частиц среды для модели c учетом УГВ 25 мс 50 мс 75 мс Z Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 44 Рис. 8. Последовательные картины распределения X компо- ненты смещений частиц среды для модели c учетом УГВ X 25 мс 50 мс 75 мс Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 45 Рис. 9. Последовательные картины распределения Y компо- ненты смещений частиц среды для модели c учетом УГВ Поскольку суммарная мощность исследуемых пород состав- ляет всего около 20 м, был использован сравнительно высокочас- тотный источник колебаний с наибольшей интенсивностью в диапазоне 100-250 Гц и максимумом частотной характеристики на 175 Гц. Следует отметить, что в обоих случаях поля имеют подобную структуру. На них присутствуют практически одни и те же группы волн: - прямые волны, распространяющиеся по верхнему слою дресвянисто-щебенистого суглинка вдоль дневной поверхности; Y 25 мс 50 мс 75 мс Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 46 - набор интерференционных волн, распространяющихся в акустическом волноводе, состоящем из пород выше первой рез- кой акустической границы, образованных многократно отражен- ными от границ этого волновода продольными и поперечными волнами (последовательные отражения первоначально сфериче- ской волны от границ волновода четко наблюдаются на всех кар- тинах распределения для всех компонент); - набор волн, отраженных от последовательно располагаю- щихся по глубине акустических границ (наблюдаются на всех картинах распределения для всех компонент, однако наиболее наглядно выделяются на картинах распределения Y компоненты); - набор головных волн, распространяющихся вдоль после- довательно располагающихся по глубине акустических границ и образующих в вышезалегающих породах прямолинейные (в плоскости сечения модели) фронты (наблюдаются на всех карти- нах распределения для всех компонент). Поперечные волны, для которых колебания частиц среды происходит в плоскости, перпендикулярной плоскости модели- рования имеют сравнительно большую амплитуду (в 3-5 раз вы- ше, чем волны других поляризаций). Соответствующее поле име- ет простую структуру. Волны различной природы можно легко распознать и проанализировать, что существенно повышает практическую информативность. Расчеты показывают, что расположение УГВ может быть выявлено средствами сейсморазведки путем использования вы- сокочастотного источника с описанными выше характеристика- ми. На рис. 10 приведены для сравнения теоретические сейсми- ческие разрезы, полученные на модели оползневого склона на участке ДПУ («Артек») для различных случаев расположения УГВ. На них проявляются следующие волновые пакеты: - волна, отраженная от границы между суглинками (в слу- чае, если УГВ размещается на границе суглинков и аргиллитов); - доминирующая волна, отраженная от увлажненных пород (при этом УГВ четко определяется с точностью 2-3 м) - отражения от иных пород (на рис. 10 б особенно четко проявляются волны, отраженные от наиболее плотного из аргил- литов). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 47 Рис. 10. Теоретические сейсмические разрезы, полученные для модели оползневого склона на участке ДПУ («Артек»): а) УГВ на границе между суглинками и аргиллитами; б) УГВ размещается в суглинке Анализ частотных характеристик волновых полей показыва- ет, что насыщение пород водой приводит к некоторому увеличе- нию частоты максимума спектра. Для сравнения на рис. 11 пред- ставлены спектр источника, а также усредненные (по 24 сейсмо- УГВ УГВ а) б) Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 48 граммам) спектры, рассчитанные для различных случаев распо- ложения УГВ. Рис. 11. Спектральные характеристики: 1) источника; 2) волнового поля, если УГВ располагается на гра- нице между суглинками и аргиллитами; 3) волнового поля, если УГВ размещается в суглин- ке В рассматриваемом случае насыщение пород водой привело к увеличению частоты максимума спектра по сравнению с исход- ным спектром источника на 15 Гц. При этом максимум спек- тральной характеристики волнового поля, рассчитанный для слу- чая, если породы не увлажнены, смещен на 25 Гц по сравнению с исходным спектром. Таким образом, анализ результатов теоретических расчетов показал, что при выявлении расположения УГВ сейсмическим методом целесообразно использовать источники сейсмических колебаний с рабочей частотой в диапазоне 100 – 250 Гц. УГВ формирует отраженную волну, которая в данном диа- пазоне частот имеет амплитуду, достаточную для ее регистрации А мп ли ту да (у сл ов ны е ед ин иц ы ) 100 200 300 f, Гц 1 2 3 1.0 0.5 Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 49 и обработки. При этом насыщение пород водой приводит к неко- торому увеличению частоты максимума спектра (на 10-15 Гц). Определив расположение глин бурением и расположение отражающей границы, таким образом можно оценить расположе- ние УГВ с точностью 2-3 м. Для детализации необходимо ис- пользовать иные средства. Результаты данных исследований согласуются с получен- ными ранее закономерностями, установленными для моделей участков побережья Азовского моря вблизи пос. Мелекино, на западных окраинах г. Мариуполь и г. Бердянск [3]. СПИСОК ССЫЛОК 1. Kelly K.R., Ward R.W., Treitel S., Alford R.M. Synthetic Seis- mograms, a finite-difference approach. - Geophysics, 1976. 41, р. 2-27. 2. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. Теория и методы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. - Т. 2. - 360 с. 3. Азаров Н.Я., Тиркель М.Г., Федин М.М. Анализ информатив- ности сейсмического Метода при оценке состояния оползне- опасных склонов //Наукові праці УкрНДМІ НАН УКРАЇНИ. Збірник № 3 – Донецк, 2008. – С. 128 – 140.

Схожі ресурси