Вернуться к результатам поиска

Статистический анализ разномасштабных выборок параметров естественного электромагнитного излучения при поиске геодинамически активных разломов

Метод регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) применяется для определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород, поиска геодинамически активных разломов (ГДАР), прогнозирования горных ударов и землетрясений. Параметры ЕИЭМПЗ изменяются при изменении течения различных процессов, происходящих в горной породе, к которым относятся механоэлектрические явления, микросейсмические колебания, техногенная нагрузка и др. Результирующее ЕИЭМПЗ в зоне измерения будет иметь аномальные значения — частоту, амплитуду, скорость нарастания импульсов и др. Параметром, отвечающим за наличие ГДАР, является электродвижущая сила (ЭДС), наводимая в приемной антенне вследствие изменения параметров ЕИЭМПЗ. В большинстве исследований рассматриваются отдельные профили измерений, для которых принимается фоновое значение ЕИЭМПЗ; значения, превышающие фон, принимаются аномальными. В них нет широкого комплексного анализа значений регистрируемых сигналов в зависимости от протяженности профиля, частоты точек измерения, наличия техногенной нагрузки и других параметров. Проведен статистический анализ трех профилей, трех отдельных улиц протяженностью от одного до полутора километра, трех отдельных улиц протяженностью менее полукилометра в Центральном, Петроградском и Адмиралтейском районах г. Санкт-Петербурга и всей совокупности профилей по городу. Проведен анализ 1410 значений ЭДС и более 13 км профилей. В результате анализа экспериментальных данных определены нормальные, средние, максимальные и минимальные аномальные значения, частота возникновений аномалий, на основании чего даны рекомендации по определению аномальных значений для дальнейшей интерпретации данных, а также рекомендации по планированию измерений, которые включают в себя необходимость различного подхода в интерпретации данных для профилей разной длины.

Ключевые слова: естественное импульсное электромагнитное поле Земли, геодинамически активный разлом, Санкт-Петербург, электромагнитная эмиссия, статистический анализ, гистограмма распределения, эксперимент.
Как процитировать:

Яковлева Э. В., Белова М. В. Статистический анализ разномасштабных выборок параметров естественного электромагнитного излучения при поиске геодинамически активных разломов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 7. – С. 18–39. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_18.

Благодарности:

Исследование выполнено за счет субсидии на выполнение государственного задания в сфере научной деятельности на 2021 год № FSRW-2020-0014.

Номер: 7
Год: 2022
Номера страниц: 18-39
ISBN: 0236-1493
UDK: 550.8.05
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_18
Дата поступления: 01.12.2021
Дата получения рецензии: 14.02.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.05.2022
Информация об авторах:

Яковлева Эмилия Владимировна1 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: yakovleva_ev@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-7354-0185,
Белова Маргарита Владимировна1 — ведущий инженер, e-mail: Parkhimchik_MV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-7051-278X,
1 Санкт-Петербургский горный университет.

 

Контактное лицо:

Яковлева Э.В., e-mail: yakovleva_ev@pers.spmi.ru.

Список литературы:

1. Мельников Е. К., Шабаров А. Н., Петров Е. И., Сиващенко П. П. Влияние геодинамически активных зон разломов на здоровье населения города Санкт-Петербурга и Ленинградской области / Город и геологические опасности: материалы международной конференции. Ч. 2. — СПб.: ВНИИГ, 2006. — С. 236—247.

2. Сохраби А., Надими А., Таловина И. В., Сафаи Х. Модель структуры и тектоническая эволюция системы разломов в южной части региона Хур, Центральный Иран // Записки Горного института. — 2019. — Т. 236. — С. 142—152. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.142.

3. Gaysumov M. Ya., Kerimov I. A., Badaev S. V., Gaysumov O. M., Doduev A. A. Geodynamic features of the territory of Grozny city // IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. 2020, vol. 905, no. 1, article 012028. DOI: 10.1088/1757-899X/905/1/012028.

4. Uskov V. A., Eremenko A. A., Darbinyan T. P., Marysyuk V. P. Geodynamic hazard assessment for tectonic structures in underground mining of north ore bodies in the Oktyabrsky deposit // Journal of Mining Science. 2019, vol. 55, no. 1, pp. 77—87. DOI: 10.1134/ S1062739119015312.

5. Трифонов В. Г. Позднечетвертичный тектогенез. — М.: Наука, 1983. — 224 с.

6. Трифонов В. Г. Неотектоника Евразии. — М.: Научый Мир, 1999. — 254 с.

7. Бачманов Д. М., Кожурин А. И., Трифонов В. Г. База данных активных разломов Евразии // Геодинамика и тектонофизика. — 2017. — № 8(4). — C. 711—736. DOI: 10.5800/ GT-2017-8-4-0314.

8. Slemmons D. B., De Polo C. M. Evaluation of active faulting and associated hazard / Active Tectonics. Washington, National Academy Press, 1986, pp. 45—62.

9. Isakova E. P., Daniliev S. M., Mingaleva T. A. GPR for mapping fractures for the extraction of facing granite from a quarry. A case study from Republic of Karelia // E3S Web of Conferences. 2021, vol. 266, article 07007. DOI: 10.1051/e3sconf/202126607007.

10. Frid A., Frid V. Features of a large-scale survey of highways with georadar / Advances in Transportation Geotechnics IV. 2022, vol. 165. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-03077234-5_70.

11. Bespal’ko A. A., Yavorovich L. V., Eremenko A. A., Shtirts V. A. Electromagnetic emission of rocks after large-scale blasts // Journal of Mining Science. 2018, vol. 54, no. 2, pp. 187— 193. DOI: 10.1134/S1062739118023533.

12. Yavorovich L. V., Bespal'ko A. A., Fedotov P. I. Experimental research of the influence of the strength of ore samples on the parameters of an electromagnetic signal during acoustic excitation in the process of uniaxial compression // IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. 2018, vol. 289, no. 1, article 012025. DOI: 10.1088/1757-899X/289/1/012025.

13. Безродный К. П., Басов А. Д., Романевич К. В. Контроль напряженно-деформированного состояния массива горных пород при строительстве тоннелей методами ЕЭМИ // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2011. — № 1. — C. 227—234.

14. Gospodarikov А., Chi Thanh Nguyen The impact of earthquakes on the tunnel from Hanoi metro system when the tunnel has a horseshoe shape cross-section // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 2, pp. 79—86.

15. Yakovleva A. A., Movchan I. B., Misseroni D., Pugno N. M., Movchan A. Multi-physics of dynamic elastic metamaterials and earthquake systems // Frontiers in Materials. 2021, vol. 7, DOI: 10.3389/fmats.2020.620701.

16. Малышков Ю. П., Джумабаев К. Б. Прогнозирование землетрясений по параметрам естественного импульсного электромагнитного поля Земли // Вулканология и сейсмология. — 1987. — № 1. — С. 97—103.

17. Крутиков В. А., Малышков Ю. П., Гордеев В. Ф., Малышков С. Ю., Поливач В. И. Картирование геологических разломов методом регистрации электромагнитных полей ОНЧ диапазона // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2012. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ kartirovanie-geologicheskih-razlomov-metodom-registratsii-elektromagnitnyh-poley-onchdiapazona-1 (дата обращения: 21.04.2022).

18. Malyshkov Yu. P., Malyshkov S. Yu. Periodicity of geophysical fields and seismicity: possible links with core motion // Russian Geology and Geophysics. 2009, vol. 50, no. 2, pp. 115—130. DOI: 10.1016/j.rgg.2008.06.019.

19. Мешков А. А., Казанин О. И., Сидоренко А. А. Повышение эффективности технологии и организации монтажно-демонтажных работ при интенсивной разработке пологих угольных пластов на шахтах Кузбасса // Записки Горного института. — 2021. — Т. 249. — С. 342—350. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.3.

20. Voznesenskii A. S., Nabatov V. V. Estimate of crack formation in gypsiferous rock mass by the method of electromagnetic radiation recording // Journal of Mining Science. 2003, vol. 39, pp. 207–215. DOI: 10.1023/B:JOMI.0000013779.49922.fb.

21. Вознесенский А. С., Набатов В. В., Набатов В. В. Методика оценки напряженнодеформированного состояния массива пород методом регистрации электромагнитного излучения // Известия вузов. Горный журнал. — 2004. — № 5. — С. 16–23.

22. Zmiievska K., Tubaltsev O., Zmiievskyi A. Application of the method of observing the natural impulse electromagnetic field of the earth to trace watered faults on the example of Yeristovo quarry // E3S Web of Conferences. 2019, vol. 109, article 00128. DOI:10.1051/e3sconf/201910900128.

23. Кулаков Г. И. Использование фонового электромагнитного излучения в технологическом процессе карьеров по добыче строительных материалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — № 10. — С. 46—51.

24. Miszczynski M., Packo P., Zbyrad P., Stepinski T., Uhl T., Lis J., Wiatr K. Optimization of ultrasonic transducers for selective guided wave actuation / Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems. SPIE Proceedings. 2016, vol. 9803. DOI: 10.1117/12.2219548.

25. Забирченко Д. Н., Дьяконов С. С. Анализ наблюдений ЕИЭМПЗ по сети станций Северо-Кавказского региона. выделение характерного образа аномалий, предваряющих активизацию сейсмичности центрального и восточного Кавказа // Геология и геофизика Юга России. — 2015. — № 4. — С. 93—107.

26. Nazarevych A. V. On the application of geoacoustic emission and geoelectromagnetic emission (NIEMFE) methods in geodynamic studies / 16th International Conference Geoinformatics — Theoretical and Applied Aspects. Conference Proceedings. 2017, vol. 2017, article 01801. DOI: 10.3997/2214-4609.201701801.

27. Dashko R. E., Lebedeva Y. A. Improving approaches to estimating hydrogeological investigations as a part of engineering survey in megacities: case study of St. Petersburg // Water Resources. 2017, vol. 44, no. 7, pp. 875—885. DOI: 10.1134/S009780781707003X.

28. Дашко Р. Э., Александрова О. Ю., Котюков П. В., Шидловская А. В. Особенности инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга // Развитие городов и геотехническое строительство. — 2011. — № 1. — С. 1—47.

29. Iakovleva E., Belova M., Soares A. Allocation of potentially environmentally hazardous sections on pipelines // Geosciences (Switzerland). 2021, vol. 11, no. 1, pp. 1—11. DOI: 10.3390/geosciences11010003.

30. Мельников Е. К., Пивоварова Г. М. Геодинамически активные разломы и их воздействие на здоровье и жизнедеятельность человека. — СПб.; М.: Ладога-100, 2014. — 177 с.

31. Мельников Е. К., Шабаров А. Н. Оценка роли геодинамического фактора в аварийности трубопроводных систем // Записки Горного института. — 2010. — Т. 188. — С. 203—206.

32. Дашко Р. Э. Геотехническая диагностика коренных глин Санкт-Петербургского региона (на примере нижнекембрийской глинистой толщи) // Реконструкция городов и геотехническое строительство. — 2000. — № 2.

33. Мельников Е. К., Мустафин М. Г., Снарева М. М. Методика организации геодезического контроля деформаций водопроводов в условиях Санкт-Петербурга // Маркшейдерский вестник. — 2013. — № 3(95). — С. 43—47.

34. Zhukovsky Y. L., Lavrik A. Yu., Vasilkov O. S., Semenyuk A. V. Potential for electric consumption management in the conditions of an isolated energy system in a remote population // Sustainable Development of Mountain Territories. 2020, vol. 12, no. 4, pp. 583—591. DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-4-583-591.

35. Korzhev A., Bolshunova O., Voytyuk I., Vatlina A. Mathematical simulation of transient operation modes of an electric drive of a centrifugal pump for a slurry pipeline // E3S Web of Conferences. 2019, vol. 140, article 04012. DOI: 10.1051/e3sconf/201914004012.

36. Yungmeister D. A., Lavrenko S. A., Yacheikin A. I., Urazbakhtin R. Y. Improving the shield machine cutter head for tunneling under the conditions of the metrostroy Saint-Petersburg mines // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020, vol. 15, no. 11. pp. 1282— 1288.

37. Bolobov V., Chupin S., Binh L. T. On the wear intensity ratio of a striker under dynamic and static conditions // IOP Conference Series. Earth and Environmental Science. 2020, vol. 459, no. 6, article 062085. DOI: 10.1088/1755-1315/459/6/062085.

38. Malyshkov G. B., Sinkov L. S., Nikolaichuk L. A. Analysis of economic evaluation methods of environmental damage at calculation of production efficiency in mining industry // International Journal of Applied Engineering Research. 2017, vol. 10, no. 12, pp. 2551—2554.

39. Koteleva N., Frenkel I. Digital processing of seismic data from open-pit mining blasts // Applied Sciences. 2021, vol. 11, no. 1, article 383. DOI: 10.3390/app11010383.

40. Токтосопиев А. М. Cопоставление вариаций фоновой интенсивности естественных импульсных электромагнитных полей (ЕИЭМП) Земли с вариациями геомагнитного поля // Вестник Института Сейсмологии Национальной Академии Наук Кыргызской Республики. — 2019. — № 2(14). — С. 90—97.

41. Гордеев В. Ф., Крутиков В. А., Малышков С. Ю., Поливач В. И. Сезонное изменение частотных характеристик естественного импульсного электромагнитного поля Земли // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. — 2020. — Т. 33. — № 4. — С. 199— 208.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.