Оценка влияния короткопериодных геодинамических движений на напряженно-деформированное состояние массива горных пород

Геодинамическая диагностика массива горных пород является важным моментом в вопросах безопасного размещения и эксплуатации объектов недропользования. Современные геодинамические движения являются одним из факторов, определяющим напряженно-деформированное состояние массива горных пород. Экспериментальные исследования последних десятилетий показали, что они распространены повсеместно и имеют достаточно сложный характер пространственно-временного распределения. Принято их условное разделение на трендовые, сохраняющие свою направленность и скорость в течение периода наблюдений, и циклические короткопериодные движения с продолжительностью циклов от нескольких минут до нескольких часов. Цикличные короткопериодные геодинамические движения могут прямо или опосредованно влиять на объекты недропользования. Цикличность обусловлена множеством природных факторов. Вопросы влияния на напряженно-деформированное состояние массива того или иного фактора на сегодняшний день однозначно не решены. Однако очевидно, что значения деформаций, обусловленные цикличностью движений, должны учитываться при геодинамической диагностике. Проведенные исследования короткопериодных движений на экспериментальных участках путем многочасового непрерывного мониторинга GNSSметодами на базах от двухсот метров до двух километров показали, что в течение сеанса наблюдений имеют место часто встречающиеся направления смещения реперов, превышающие точность их определения. В ходе экспериментов разработана методика, позволяющая по преобладающему направлению и амплитуде короткопериодных движений, представляющей собой разность между минимальным и максимальным значением смещений в наборе дискретных измерений непрерывного сеанса наблюдений, определять параметры тензоров деформаций горного массива. Полученное поле деформаций сравнивалось с результатами деформаций, вычисленных по трендовым геодинамическим движениям за 6 лет на тех же реперах и в той же их конфигурации. Установлена взаимосвязь в ориентации главных осей тензоров деформаций, вычисленных по результатам определения трендовых и короткопериодных движений. Разработанная методика позволяет учитывать короткопериодную цикличность современных геодинамических движений, а выявленные закономерности в ориентации тензоров деформаций трендовых и цикличных движений дают возможность экспресс-оценки изменений напряженно-деформированного состояния массива горных пород.

Коновалова Ю.П., Ручкин В.И. Оценка влияния короткопериодных геодинамических движений на напряженно-деформированное состояние массива горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3-1. — С. 90–104. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-90-104.

Работа выполнена в рамках Госзадания 075—00581—19—00. Тема № 0405— 2019—007.

Коновалова Юлия Павловна¹ — старший научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород, е-mail: lisjul@mail.ru,
Ручкин Владимир Игоревич¹ — научный сотрудник лаборатории сдвижения горных пород,
¹ Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН), 620075 г. Екатеринбург, ГСП-219, Мамина-Сибиряка 58.

1. Сашурин А.Д. Формирование напряженно-деформированного состояния иерархически блочного массива горных пород // Проблемы недропользования [Электронный ресурс]: рецензируемое сетевое периодическое научное издание / ИГД УрО РАН. — 2015. — №1(4). — С. 38 — 44. — Режим доступа: //trud.igduran.ru.

2. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика разломных зон: разломообразование в реальном масштабе времени // Geodynamics&Tectonophysics. — 2014. — Т.5. — №2. — c. 401—443.

3. Kuzmin Yu.O. Recent geodynamics of dangerous faults. // Izvestiya. Physics of the Solid Earth. — 2016. — T.52. — №5. — c. 709—722.

4. Селюков Е.И., Стигнеева Л.Т. Краткие очерки практической микрогеодинамики. «Питер». — 2010. — 175 с.

5. Буй Йен Тинь Разработка и исследование метода повышения точности геодезической координатной основы Социалистической Республики Вьетнам. Дис. канд. техн. наук: 25.00.32. — М.: РГБ, 2006.

6. Устинов А.В., Кафтан В.И. Суточные и полусуточные колебания в результатах локального мониторинга с использованием глобальных навигационных спутниковых систем // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева. — 2016. — Т. 282.c. 3—13

7. Hefty J., Igondova M. Diurnal and semi-diurnal coordinate variations observed in EUREF permanent GPS network — a case study for period from 2004.0 to 2006.9// Contribution to Geophysics and Geodesy. — Vol. 40/3. — 2010, Pages 225—247.

8. Панжин А.А. Исследование короткопериодных деформаций разломных зон верхней части земной коры с применением систем спутниковой геодезии //Маркшейдерия и недропользование. — 2003. — №2. — С. 43—54.

9. Nikolaidis R. Observation of geodetic and seismic deformation with the Global Positioning System. The Dissertation submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree Doctor of Philosophy in Earth Sciences. University of California, San Diego. 2002. 265 p.

10. Татаринов В.Н., Бугаев Е.Г., Татаринова Т.А. Оценка деформаций земной коры по данным спутниковых наблюдений при обосновании безопасности подземной изоляции радиоактивных отходов. //Горный журнал. — 2015. — №10. — С. 27—32.

11. Коновалова Ю.П. Особенности учета геодинамических факторов при выборе безопасных площадок размещения ответственных объектов недропользования // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2018. — №6. — С. 6—17.

12. Сашурин А.Д. Современная геодинамика и техногенные катастрофы/ Геомеханика в горном деле: доклады научно-технической конференции 19—21 ноября 2002 г. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2003. — С. 180—191.

13. Bos M., Bastos L., Fernandes R. The influence of seasonal signals on the estimation of the tectonic motion in short continuous GPS time-series // Journal of Geodynamics, Volume 49, Issue 3—4, April 2010, Р. 205—209.

14. Biessy G., Moreau F., Dauteuil O., Bour O. Surface deformation of an intraplate area from GPS time series // Journal of Geodynamics, Volume 52, Issue 1, July 2011, Pages 24—33.

15. He X., Hua X., Yu K., Xuan W., Lu T., Zhang W., Chen X. Accuracy enhancement of GPS time series using principal component analysis and block spatial filtering // Advances in Space Research. — 2015. — Vol. 55, Issue 5. March. — pp. 1316—1327.

16. He X., Montillet J.-P., Fernandes R., Bos M., Yu, K., Hua, X., Jiang W. Review of current GPS methodologies for producing accurate time series and their error sources // Journal of Geodynamics, Volume 106, 1 May 2017, pp. 12—29.

17. Gülal E., Erdoǧan H., Tiryakioǧlu I. Research on the stability analysis of GNSS reference stations network by time series analysis // Digital Signal Processing: A Review Journal, Volume 23, Issue 6, December 2013, pp. 1945–1957.

18. Yan Bao, Wen Guo, Guoquan Wang et al. Millimeter-Accuracy Structural Deformation Monitoring Using Stand-Alone GPS // Journal of Surveying Engineering. 2017. Vol. 144.

19. Yigit C.O., Coskun M.Z. Yavasoglu H. et al. The potential of GPS precise point positioning method for point displacement monitoring: A case study // Measurement. 2016. Vol. 91. pp. 398—404.

20. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. — М: «Высшая школа». — 1961. — 537 с.