Диагностика карстоопасности методом спектрального сейсмопрофилирования Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

1. Курленя М.В., Опарин В.Н. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. 1/ ФТПРПИ. -

1999. - № 3. - С. 12-26.

2. Курленя М.В., Опарин В.Н. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. 2/ ФТПРПИ. -

2000. - № 4. - С. 3-26.

3. Балек А.Е. Натурные исследования процесса деформирования горного массива как

диссипативной системы// Геомеханика в горном деле - 2000// ИГД УрО РАН. - Екатеринбург, 2000. - С. 9-18.

4. Бобряков А.П., Ревуженко А.Ф., Шемякин Е.И. Однородный сдвиг сыпучего материала. Локализация деформаций// ФТПРПИ. -1983. - №5. - С. 17-21.

— Коротко об авторах --------------------------------

Балек А.Е., Замятин А.Л. - Институт горного дела УрО РАН.

-------------------------------------- © В. В. Мельник, 2006

УДК 550.3 В.В. Мельник

ДИАГНОСТИКА КАРСТООПАСНОСТИМЕТОДОМ СПЕКТРАЛЬНОГО СЕЙСМОПРОФИЛИРОВАНИЯ*

Семинар № 3

~ҐЬ ходе решения инженерно--Я-9 геологических задач по диагностике массива горных пород с целью определения его прочностных характеристик часто сталкиваешься с проблемами развития процессов карстообразо-вания. Многолетний опыт использования геофизических методов для выявления карстовых пустот на объектах Уральского региона дает возможность судить о пригодности того или иного метода к решению практических задач.

По мере развития инструментальной базы в нашем трудовом коллективе использовались разные геофизические методы. Первые исследования проводились на газопроводе Бухара-Урал в Красногорском районе Челябинской области. В то время лаборатория располагала лишь электроразведочным оборудованием АНЧ-3. На участке газопровода проходящего по известнякам появились карстовые воронки, оголившие трубы. С помощью методов электрораз-

*Работа выполнена при поддержке РФФИ и Совета по грантам Президента РФ

ведки удалось выяснить причину активизации карстообразования и очаги дальнейшего развития карстовых провалов. Выпавшая возможность наблюдения за массивом в течение двух лет помогла проработать методическую основу подобных исследований, а также убедиться в достоверности получаемых данных. Электрометрия при правильной постановке исследований с геодезическим сопровождением показала хорошую сходимость прогнозной оценки с произошедшими в дальнейшем кастовыми процессами. В данном случае наиболее быстро и качественно получаются результаты по площадному районированию, для определения же глубинных параметров карстовых полостей требуется детальное зондирование методом ВЭЗ, которое занимает много времени.

Для этих целей в последующее время был привлечен метод спектрального сейсмопрофилирования, разработанный НПФ «Геофизпрогноз» г. Санкт-Петербург. Физические основы метода и возможности его использования хорошо представлены на сайте компании (www.newgeophys.spb.ru), и нет никакого смысла пытаться пересказывать автора.

Следует отметить, что данное оборудование уже на протяжении 3-х лет широко используется нашим коллективом для решения самых различных задач, как на поверхности, так и в шахтных условиях. Конечно, нет смысла ограничиваться только одним методом изучения, как правило, используется для взаимоконтроля как минимум два или три геофизических метода (в основном это электроразведка, георадарное зондирование и спектральное сейсмопрофилирование (ССП)), но встречаются работы, в которых кроме ССП, ни одно оборудо-

вание использовать не представляется возможным. В таких случаях приходится опираться только на данные, полученные при спектральной сейсморазведке. В большинстве случаев этого бывает достаточно для изучения структурных особенностей массива горных пород. Из недостатков метода следует выделить сложность интерпретации данных в условиях сильно нарушенного скального массива Уральского региона.

Летом 2005 года наш коллектив столкнулся с решением инженерногеологической задачи по обследованию оснований проектируемых базовых станций сети СРТС стандарта

GSM900/1800 в Пермской области. Причиной возникновения интереса к детальному глубинному изучению площадок строительства послужило наличие в непосредственной близости от объектов карстовых воронок, что в свою очередь говорит о возможности развития процессов карстообразования с последующим выходом на дневную поверхность. Проведенные буровые работы не дали четкого представления о наличии, или отсутствии карста непосредственно на площадке строительства.

Учитывая глубокий уровень залегания грунтовых вод (35-40 м), а следовательно возможную активизацию процессов карстообразования ниже этого уровня, возникли осложнения при использовании методов электроразведки (застроенная и сильно холмистая территория). Георадарное зондирование использовалось, но только для приповерхностной части массива горных пород, к сожалению, глубинность этого оборудования не велика хотя качество и информативность достаточно высока. Основная задача была возложена на метод спектрального сейсмопрофилирования.

Рис. 1. Схема расположения участка исследований с расположением профилей спектрального сейсмопрофилирования

Возможности метода позволяют детально изучить структурное строение массива горных пород до глубины 100 метров профильными линиями, при этом полевые работы не занимают много времени. Исследования проводились по трем участкам, наиболее опасным из них являлся участок базовой станции ПО-Чере-пахи. Рельеф сильно расчленен, с существенным уклоном в юговосточном направлении. Разрез представлен скальным грунтом известняков, в верхней части разрушенным до дресвы, сверху перекрытым глинами и суглинками. Повсеместно вокруг участка присутствуют следы карстовых провалов в виде воронок обрушения (рис. 1).

Основной профиль №5 захватывал, как сам участок исследований, так и во-

ронку обрушения от старых карстовых проявлений. В этом отношении при высокой детальности (шаг профиля через 2 м) хорошо просматриваются различия в строении массива горных пород затронутого карстовыми процессами и участка проектируемого сооружения (рис. 2).

В интервале 25-30 м от начала профиля на глубинах 35 и 55 м ярко проявляются следы карстовых проявлений прошлых лет, воронкообразное падение трешиноватости говорит о прошедшем обрушении. Этот карстовый провал хорошо выражен в рельефе. В интервале от начала профиля до 15 м таких объектов не наблюдается, что говорит об отсутствии в настоящий момент времени активизации процессов карстообразова-ния. Учитывая рекомендации изыска-

ПО Черепахи, профиль №5

40 35 30 25 20 15 10 5 0

Рис. 2. Спектральный разрез по профилю 5

тельской организации проводившей инженерные изыскания и при соблюдении всех требований к строительству в карстоопасных районах было заключение о возможности строительства базовой станции на этом участке.

Анализируя все материалы, полученные при изучении карстовых областей методами геофизики, следует отметить высокую разрешающую способность и глубинность метода спектрального

сейсмопрофилирования. Но для достижения максимальной достоверности и информативности желательно использовать его в комплексе с другими геофизическими методами, изучающими физические параметры (удельное электрическое сопротивление и т. п.) массива горных пород.

Коротко об авторах

Мельник В.В. - Институт горного дела УрО РАН.

-А