К проведению геодезического мониторинга в эпицентральных зонах ранее проведенных подземных ядерных взрывов на бывшем Семипалатинском испытательном полигоне Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

К ПРОВЕДЕНИЮ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В ЭПИЦЕНТРАЛЬНЫХ ЗОНАХ РАНЕЕ ПРОВЕДЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ НА БЫВШЕМ СЕМИПАЛАТИНСКОМ ИСПЫТАТЕЛЬНОМ ПОЛИГОНЕ

Алексей Михайлович Яковенко

Институт геофизических исследований, 071100, Восточно-Казахстанская область, г. Курчатов, начальник группы топографо-геодезического обеспечения, тел. (722-51)2-31-46, e-mail: yakovenko@igr.kz

Рассмотрены вопросы создания наблюдательной сети и проведения геодезического мониторинга в районе эпицентров ранее проведенных подземных взрывов на примере скважины 1414 участка Балапан Семипалатинского испытательного полигона.

Ключевые слова: подземный ядерный взрыв, Семипалатинский испытательный полигон, деформация дневной поверхности, геодезический мониторинг.

ON CONDUCT OF GEODETIC MONITORING

IN THE EPICENTRAL ZONES OF UNDERGROUND NUCLEAR EXPLOSIONS CONDUCTED IN THE PAST IN THE FORMER SEMIPALATINSK TEST SITE

Alexey M. Yakovenko

Institute of Geophysical Research, 071100, East Kazakhstan, Kurchatov, Chief of Topographic and Geodetic Support Group, tel. (722-51)2-31-46, e-mail: yakovenko@igr.kz

The report deals with created observation network and carrying out geodetic monitoring around epicenters of underground explosions conducted in the past. The case study is borehole 1414 in Balapan site of the former Semipalatinsk Test Site.

Key words: underground nuclear explosion, Semipalatinsk Test Site, deformation of a daylight surface, geodetic monitoring.

На территории Семипалатинского испытательного полигона (СИП) с 1949 по 1989 годы [1], проведено 456 испытаний ядерных устройств в атмосфере, на земле и под землей в горных выработках: горизонтальных - штольнях (участок Дегелен) и вертикальных - скважинах (участки Балапан, Сары-Узень, Телькем и др.). Подземные ядерные испытания привели к деформации дневной поверхности в их эпицентральных зонах. Наиболее значительно изменена дневная поверхность в районе так называемой боевой скважины «Глубокая» на участке Балапан, где испытание проведено в 1977 г. Через 15 лет здесь образовалась воронка [2], современный диаметр которой составляет около 110 м и глубина более 17 м (рис. 1).

В результате геоморфологического мониторинга 106 так называемых боевых скважин на участке Балапан, установлен характер изменений дневной поверхности - поднятия и проседания, что может свидетельствовать о различных процессах, происходящих над очаговыми полостями подземных ядерных взрывов (ПЯВ), что может привести к опасным явлениям как на самих объектах так и на удалении от них.

Рис. 1. Эпицентральная площадка скважины Глубокая участка Балапан

Для контроля за такими явлениями были выбраны 9 скважин, на которых явно выражены изменения дневной поверхности в результате проведения ПЯВ.

Одним из таких объектов является скважина 1414 участка Балапан. Испытание в скважине 1414 проведено 26.05.1984 г, количество зарядов 2, их мощность: 1 - 20 - 150, 2 - 0,001 - 20 кт, - глубина заложения 489 м. На рис. 2 показан вид приустьевой площадки скважины 1414.

Рис. 2. Скважина 1414 участка Балапан. Общий вид

В первую очередь необходимо было установить, действительно ли на объекте происходят изменения дневной поверхности в настоящее время. Для этого был разработан проект наблюдательной сети геомониторинга и произведен вынос в натуру и закрепление наблюдательных точек - реперов на объекте. На рис. 3 приведена наблюдательная сеть на объекте 1414.

Один из пунктов закреплен в зоне наибольших деформаций - на дне воронки, три репера заложены по бортам и один репер располагается на удалении от объекта, на устойчивой поверхности, вне зоны возможных деформаций от ПЯВ.

1414-У

Кромка

воронки

1414-11 Скв 1414 /

{ ^

1414-1

1414-ііі

1414-М

Репер на устойчивой поверхности ,Л

а

б

Рис. 3. Схема наблюдательной сети на скважине 1414 а - проект наблюдательной сети, б - созданная наблюдательная сеть

Наблюдения за положением пунктов наблюдений было принято выполнять нивелированием II класса, с использованием цифрового нивелира SOKKIASDL30, по фибергласовым рейкам с ЯЛВ'-кодом.

В 2009 г. на пунктах системы геомониторинга проведены первые инструментальные наблюдения и получены первые отметки реперов. Для объекта выбрана условная система высот, за исходный, выбран репер на устойчивой поверхности. Далее измерения проводились с периодичностью раз в год, в осенний сезон.

В табл. 1 приведены результаты наблюдений на пунктах наблюдательной сети в период 2009-2012 гг.

Таблица 1

Отметки пунктов наблюдательной сети на объекте 1414

№ скважины, № репера Н, м 2009 г. Н, м 2010 г. АН, мм 2010- 2009 Н, м 2011 г. АН, мм 20112010 Н, м 2012 г. АН, мм 20122011 Примечание

14144 - - - - Дно с водой

1414-П 302.8172 302,8206 +3,4 302,8190 -1,6 302,8172 -1,8 Борт

1414-Ш 301.9513 301,9572 +5,9 301,9530 -4,2 301,9484 -4,6 Борт

1414-ГУ 300.0000 300.0000 300,0000 300,0000 Баз.репер

1414-У 302.5650 302,5628 -2,2 302,5610 -1,8 302,5596 -1,4 Борт

Как следует из таблицы, в период 2009 - 2010 гг., наблюдалось поднятие в северо-западной и восточной части участка на пунктах г.р. II и г.р. III и понижение в юго-западной части на г.р. V. За последующие два периода (2010 - 2011 и 2011 - 2012 гг.) наблюдается стабильное понижение отметок всех реперов, что свидетельствует о проседании дневной поверхности в окрестности скважи-

ны 1414. При этом максимальная деформация зафиксирована на г.р. III, расположенном в восточной части объекта (понижение на 8,8 мм).

На рис. 4 приведена диаграмма изменения отметок грунтовых реперов на приустьевой площадке скважины 1414.

Рис. 4. Диаграмма изменения отметок грунтовых реперов на объекте 1414

По результатам наблюдений за период 2009 - 2012 гг., установлено что в эпицентральной зоне в местах проведения ПЯВ происходят процессы деформации дневной поверхности, в 2010 - 2012 г. они выражаются проседанием, отмеченным на всех пунктах наблюдения, расположенным на бортах воронки.

Сложившаяся ситуация подтверждает продолжение деформационных процессов в эпицентральной зоне ранее проведенных подземных ядерных взрывов в настоящее время и подтверждает необходимость дальнейшего проведения мониторинга и расширения наблюдательной сети, для получения более полной информации о происходящих геодинамических процессах на объекте.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ядерные испытания СССР./ Коллектив авторов. Под редакцией В.Н. Михайлова. Москва ИздАТ. 1997.

2. Сборник трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007 -2009 гг. / Под рук. С.Н. Лукошенко - Павлодар: Дом печати, 2010.-528 с.

© А.М. Яковенко, 2013