Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн
Розглянуто результати досліджень сейсмічним зондуванням геологічного середовища, що стосуються визначення діагностичної інформативності енергетичних показників сейсмічних хвиль відносно особливостей техногенного порушення. The results of seismic sounding studies of geological environment related to...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57122 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн / А.С. Трифонов, Н.Н. Киселев, В.В. Туманов, А.В. Буждежан, Н.В. Хлюстов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 11. — С. 267-274. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859943358361763840 |
|---|---|
| author | Трифонов, А.С. Киселев, Н.Н. Туманов, В.В. Буждежан, А.В. Хлюстов, Н.В. |
| author_facet | Трифонов, А.С. Киселев, Н.Н. Туманов, В.В. Буждежан, А.В. Хлюстов, Н.В. |
| citation_txt | Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн / А.С. Трифонов, Н.Н. Киселев, В.В. Туманов, А.В. Буждежан, Н.В. Хлюстов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 11. — С. 267-274. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Розглянуто результати досліджень сейсмічним зондуванням геологічного середовища, що стосуються визначення діагностичної інформативності енергетичних показників сейсмічних хвиль відносно особливостей техногенного порушення.
The results of seismic sounding studies of geological environment related to the determination of the diagnostic informativeness of energy performance of seismic waves with respect to features of technogenic disturbance are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:11:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
267
УДК 622.8:550.3
ПРОЯВЛЕНИЯ ТЕХНОГЕННОЙ НАРУШЕННОСТИ
ГОРНОГО МАССИВА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЯХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН
Трифонов А. С., Киселев Н. Н., Туманов В. В.,
Буждежан А. В., Хлюстов Н. В.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Розглянуто результати досліджень сейсмічним зондуван-
ням геологічного середовища, що стосуються визначення діагно-
стичної інформативності енергетичних показників сейсмічних
хвиль відносно особливостей техногенного порушення.
The results of seismic sounding studies of geological environ-
ment related to the determination of the diagnostic informativeness of
energy performance of seismic waves with respect to features of tech-
nogenic disturbance are considered.
Состояние природной среды в индустриально насыщенных
регионах Украины во многом определяется активизацией при-
родно-техногенных геологических процессов, представляющих
реальные риски для населенных пунктов и их жителей. Наиболее
техногенно опасными являются подрабатываемые угольными
шахтами урбанизированные территории, на которых потенциаль-
но возможны возникновения оползневых явлений, подтоплений
жилых и промышленных сооружений, образование провалов и
пр.
Одним из примеров таких условий представляется наруше-
ние целостности насыпных дамб в виде локальных промывов, ко-
торые в определенных условиях (на стадии установления наличия
нарушенности) могут служить моделью (вследствие исходной
однородности их геологического строения) для отработки геофи-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
268
зических технологий выявления в массиве техногенных и есте-
ственных геологических аномалий.
Подобного рода объектом является дамба пруда на балке
Грекова (Осыковая) в Ясиноватском районе Донецкой области,
где возник промыв из-за нарушения шовных соединений в пере-
пускном бетонном водоводе в теле дамбы на глубине около вось-
ми метров от ее поверхности без визуальных проявлений проса-
док на поверхности.
Исследования этого объекта проводились сейсмическим
зондированием с анализом показателей поверхностных (рэлеев-
ских) и рефрагированных волн. Поверхностные волны, распро-
страняясь по границе почва-воздух, достаточно низкочастотны
(основная энергия, как правило, ограничивается частотным диа-
пазоном ~20-60 Гц) и характеризуют массив на глубину порядка
одного - трех метров. Диагностическим параметром поверхност-
ной волны в отношении особенностей среды ее распространения
может служить энергетический показатель спектра этой волны в
виде суммы амплитуд его частотных составляющих. Нормирова-
ние этого показателя к энергетическому показателю всего спек-
тра сейсмического сигнала (в частотном диапазоне 20-200 Гц)
определяет минимизацию проявления энергетической составля-
ющей источника сейсмического сигнала (удар молотком по пере-
даточной штанге) в оцениваемом показателе.
На рисунке 1 приведены графики изменения энергетических
показателей поверхностных волн по профилю в средней части
дамбы, указывающие на значительное понижение значений энер-
гетического показателя в области пикетов ~ 42 м – 54 м. С учетом
того, что этот участок дамбы пресекается перепускным водово-
дом (на глубине порядка 8 м), понижение энергетического пока-
зателя определяется, по всей видимости, влиянием на поверх-
ность достаточно объемного (судя по протяженности участка
профиля с пониженными значениями энергетического показате-
ля) промыва в дамбе. Отсутствие на поверхности дамбы замет-
ных признаков (просадок в виде мульды) проявления размыва
указывает на сформировавшуюся в дамбе купольную структуру с
соответствующими в ней сжимающими напряжениями.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
269
Понижение энергетического показателя поверхностных
волн в области наличия таких напряжений может быть обуслов-
лено низкочастотностью этих волн и невозможностью их про-
никновения через напряженную среду, являющейся как бы филь-
тром высоких частот, которые отсутствуют в спектре поверх-
ностных волн.
0,15
0,25
0,35
0,45
0,55
0 10 20 30 40 50 60
Э
не
рг
ет
ич
ес
ки
й
по
ка
за
те
ль
, у
сл
. е
д. Частотный диапазон спектра 30-60 Гц
Пикеты профиля, м
0,25
0,35
0,45
0,55
0,65
0 10 20 30 40 50 60 70
Частотный диапазон спектра 30-60 Гц
Пикеты профиля, мЭ
не
рг
ет
ич
ес
ки
й
по
ка
за
те
ль
, у
сл
. е
д.
Рис. 1. Характер изменения энергетических показателей по-
верхностных волн на базах зондирования 10 м (а) и
15 м (б) на профиле в средней части поверхности
дамбы
Подобного рода купольная структура в дамбе описана в [1] с
подтверждением проявления сжимающих напряжений повышен-
ными значениями скорости по вступлению сейсмического сигна-
ла (по вступлению рефрагированных волн) при зондировании на
базе 10 м. Поверхностные волны в этих исследованиях использо-
а)
б)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
270
вались для нормирования энергетических показателей рефраги-
рованных волн и не рассматривались для оценки состояния по-
верхностной части дамбы.
Учитывая определенную неоднозначность скоростного по-
казателя (субъективность его определения при нечетком вступле-
нии сигнала с возможным проявлением прямых продольных или
звуковых волн во временном диапазоне вступлении сигнала), его
использование представляется малоэффективным для исследова-
ний с зондированием на базах порядка 10-20 м. Это также касает-
ся и скорости поверхностных волн, вступление которых, как пра-
вило, на рассматриваемых базах перекрывается интенсивными
рефрагированными волнами.
Способные проникать в покровную толщу (среда с выра-
женным плотностным градиентом) на значительную глубину ре-
фрагированные волны [2, 3], вследствие зависимости глубины
проникновения этих волн от базы зондирования, позволяют ис-
следовать среду на разных глубинах. Определенная насыщен-
ность этих волн относительно высокочастотными (до 100 Гц и
более) составляющими (вследствие распространения волн в
уплотненных отложениях) предопределяет их информативность в
отношении исследуемой среды. В исследованиях дамбы пруда на
балке Грекова. наиболее выражено проявлялось воздействие
промыва в дамбе на энергетические показатели рефрагированных
волн в частотном диапазоне спектра сигнала 90 - 120 Гц. В отли-
чие от поверхностных волн, рефрагированные реагировали на
промыв с существенным (до трех раз и более) повышением их
энергетических показателей (см. рис. 2). Столь значительное по-
вышение, по-видимому, обусловлено значительностью объема
промыва и наполненностью его насыщенной водой глиной и, со-
ответственно, пониженным затуханием рефрагированных волн в
такой среде.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
271
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0 10 20 30 40 50 60
Частотный диапазон спектра 90-120 Гц
Э
не
рг
ет
ич
ес
ки
й
по
ка
за
те
ль
, у
сл
. е
д.
Пикеты профиля, м
0,02
0,06
0,1
0,14
0,18
0,22
0 10 20 30 40 50 60 70
Частотный диапазон спектра 90-120 Гц
Э
не
рг
ет
ич
ес
ки
й
по
ка
за
те
ль
, у
сл
. е
д.
Пикеты профиля, м
Рис. 2. Характер изменения энергетических показателей ре-
фрагированных волн на базах зондирования 10 м (а)
и 15 м (б) на профиле в средней части поверхности
дамбы
На рассматриваемом объекте наблюдения по сейсмическому
зондированию были выполнены по трем профилям (расстояние
между смежными профилями и шаг перемещения расстановки по
профилю 2 м) на поверхности дамбы для представления анализи-
руемых показателей в виде карты (распределения показателей по
исследуемым профилям). Для поверхностных волн такие карты
представлены на рисунках 3 а, 3 б (для баз зондирования 10 м и
15 м) и наглядно отображают области проявления напряжений на
поверхности дамбы.
б)
а)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
272
Рис. 3. Карты распределения значений энергетических пока-
зателей поверхностных (а, б) и рефрагированных (в,
г) волн по исследуемому участку дамбы
а)
б)
в)
г)
Разведочная скважина
База зондирования 10 м
База зондирования 15 м
База зондирования 15 м
База зондирования 10 м
Частотный диапазон спектра сигнала 30-60 Гц
Частотный диапазон спектра сигнала 90-120 Гц
Область проявления напряжений в
приповерхностной части дамбы (по
низким значениям энергетических
показателей поверхностных волн)
Профиль № 1
Профиль № 3
Профиль № 2
Профиль № 1
Профиль № 3
Профиль № 2
Область повышенной обводнености в
дамбе (по большим значениям
энергетических показателей
рефрагированных волн)
Профиль № 1
Профиль № 2
Профиль № 3
Профиль № 3
Профиль № 1
Профиль № 2
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
273
Детальность проявления напряженных участков для данных
по базе зондирования 15 м может определяться лучшим сформи-
рованием поверхностных волн на этой базе.
Карты по энергетическим показателям рефрагированных
волн характеризуют различие размеров промыва на разных глу-
бинах (для базы 10 м ориентировочная глубина 4-6 м, для базы
15 м глубина ~5-8 м).
Инструментальным подтверждением установленного про-
мыва являются результаты бурения разведочной скважины, при
котором на глубине порядка 2,5-2,8 м от поверхности дамбы была
встречена водонасыщенная область (по выдаваемым продуктам
бурения) с резкой просадкой бурового инструмента.
Таким образом, проведенные исследования по сейсмиче-
скому зондированию указывают на возможность достоверного
определения по энергетическим показателям поверхностных волн
проявления на поверхности геологической среды областей
напряженного состояния.
Использование двух или более баз зондирования позволяет
устанавливать, на основе использования энергетических показа-
телей рефрагированных волн, пространственную конфигурацию
техногенной аномалии в горном массиве.
Следует отметить, что энергетические показатели частотных
диапазонов спектров сейсмических сигналов определяются по
формализованному алгоритму без каких-либо субъективных кор-
ректировок и, тем самым, эти показатели объективны, а получае-
мые на их основании результаты достоверны.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Особенности сейсмоакустической диагностики строения и
состояния приповерхностной части техносферы / А. С. Три-
фонов, В. В. Туманов, Я. М. Юфа, Н. Н. Киселев, М. Ю. Бо-
гак, Н. Я. Азаров // Проблеми гірського тиску: зб. Наук. праць
ДонНТУ. – Донецьк, 2005. – № 13. – С. 17 – 25.
2. Сейсмическая диагностика оползнеопасного массива / Три-
фонов А. С., Туманов В. В., Архипенко А. И., Ялпута Е. А. //
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 11, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 11, 2012
274
Наук. пр. УкрНДМІ України: зб. наук. пр. – Донецьк, 2012.
№ 10. – С. 149 – 155.
3. Оптимальное решение задач техногенной безопасности гео-
физическими методами / В. В. Туманов, Я. М. Юфа,
А. С. Трифонов // Горный информационно-аналитический
бюллетень МГГУ. – Москва, 2005. – № 6. – С. 75 – 78.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57122 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:11:50Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Трифонов, А.С. Киселев, Н.Н. Туманов, В.В. Буждежан, А.В. Хлюстов, Н.В. 2014-03-03T19:32:38Z 2014-03-03T19:32:38Z 2012 Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн / А.С. Трифонов, Н.Н. Киселев, В.В. Туманов, А.В. Буждежан, Н.В. Хлюстов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 11. — С. 267-274. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57122 622.8:550.3 Розглянуто результати досліджень сейсмічним зондуванням геологічного середовища, що стосуються визначення діагностичної інформативності енергетичних показників сейсмічних хвиль відносно особливостей техногенного порушення. The results of seismic sounding studies of geological environment related to the determination of the diagnostic informativeness of energy performance of seismic waves with respect to features of technogenic disturbance are considered. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн Article published earlier |
| spellingShingle | Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн Трифонов, А.С. Киселев, Н.Н. Туманов, В.В. Буждежан, А.В. Хлюстов, Н.В. |
| title | Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн |
| title_full | Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн |
| title_fullStr | Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн |
| title_full_unstemmed | Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн |
| title_short | Проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн |
| title_sort | проявления техногенной нарушенности горного массива в энергетических показателях сейсмических волн |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57122 |
| work_keys_str_mv | AT trifonovas proâvleniâtehnogennoinarušennostigornogomassivavénergetičeskihpokazatelâhseismičeskihvoln AT kiselevnn proâvleniâtehnogennoinarušennostigornogomassivavénergetičeskihpokazatelâhseismičeskihvoln AT tumanovvv proâvleniâtehnogennoinarušennostigornogomassivavénergetičeskihpokazatelâhseismičeskihvoln AT buždežanav proâvleniâtehnogennoinarušennostigornogomassivavénergetičeskihpokazatelâhseismičeskihvoln AT hlûstovnv proâvleniâtehnogennoinarušennostigornogomassivavénergetičeskihpokazatelâhseismičeskihvoln |