WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

4. Использование методики многократных наблюдений для получения достоверных значений приращ ений силы тяжести на рядовых точках профилей. При невозможности последнего необходимо использовать методики тщательного учета нульпункта, в частности МИОП (А.К. Маловичко, М.С. Чадаев, В.И. Костицын, В.А. Гершанок). Наблюдения по МИОП выполняются с замыканием рейсов на исходную точку, что позволяет избежать накопления ошибок измерений.

5. Выполнение высотной привязки пунктов наблюдений техническим нивелированием со среднеквадратической погрешностью 1-2 см.

6. При изучении временных вариаций силы тяжести используется специальная опорная сеть, состоящая из нескольких опорных пунктов и позволяющая регистрировать возможные изменения поля на исходном опорном пункте.

Глава 2. Изучение экзогенных геологических процессов, влияющих на безопасность эксплуатации инженерных сооружений [2, 4-6] В комплексе инженерно-геологических изысканий особое место занимают исследования динамического процесса карстования пород, обладающего значительным разрушительным потенциалом, развитие которого зачастую угрожает зданиям, сооружениям и самой жизни людей. Большой вклад в карстоведение и изучение закарстованных территорий внесли ученые Пермского государств енного университета В.Н. Дублянский, Г.А. Максимович, Г.Н. Дублянская, К.А. Горбунов, В.Н. Катаев. Изученность карста в Среднем Поволжье базируется на работах таких видных ученых, как Б.В. Селивановский, И.А.

Саваренский, А.Н. Ильин, В.В. Толмачев, В.П. Хоменко и др.

При изучении суффозионно-карстового процесса высокоточная гравиразведка используется как для картирования карстовых зон разуплотнения, так и для оценки динамики современного карстообразования.

Карстовые зоны разуплотнения представляют собой объекты, характеризующиеся неравномерной плотностью по всем направлениям и не имеющие четких границ раздела плотностей. Однако опыт проведенных работ показывает, что они достаточно уверенно локализуются гравитационными аномалиями интенсивностью от 30 до 150 мкГал. В условиях Нижегородского Поволжья основной гравитирующей границей в верхней части геологического разреза является контакт карстующихся и перекрывающих пород, что позволяет определять характер залегания кровли карстующейся толщи. Характерной особенностью геологического строения региона является спорадическое распространение пород казанского яруса верхней перми. Иногда казанские карбонаты выклиниваются в разрезе или залегают на сакмарских гипсах в виде останцов. Мощность перекрывающих татарских глин над казанскими карбонатами значительно меньше, чем над гипсами сакмарского яруса при отсутствии казанских отложений. В гравитационном поле появление в разрезе казанских пород отражается локальными максимумами силы тяжести (рис. 2). Однако суффозионно-карстовый процесс развивается именно в казанских карбонатах, т.к. сакмарские гипсы перекрыты более мощным пластом татарских глин. В описанном случае зоны карстового разуплотнения располагаются в пределах локальных максимумов силы тяжести, иногда налагая на них локальные минимумы более высокого порядка.

Малые глубины залегания пород, разуплотненных суффозионнокарстовым процессом, требуют высокой детальности гравиметрических наблюдений. Выполнение площ адных съемок с шагом 5-10 м очень трудоемко, поэтому на практике чаще в сего применяется гравиметрическая съемка по отдельным профилям. В этом случае количественная интерпретация аномалий силы тяжести теряет смысл, т.к. взаимное расположение профиля и центра аномального тела остается неизвестным.

Применяется следующий комплекс приемов качественной интерпретации, позволяющий оценить степень опасности зоны разуплотнения и составляющий содержание второго защищаемого положения.

1. Для разделения полей разных источников, определения интенсивности остаточных аномалий и ориентировочной оценки глубины залегания аномального тела используются пересчет потенциального поля в нижнее полупространство и построение псевдоразрезов гравитационного поля. При пересчете полей в нижнее полупространство используется программное обеспечение, разработанное А.С. Долгалем. Псевдосканирование поля основывается на методе усредненных градиентов Саксов а – Нигарда (С.В. Погадаев) и усреднении по методу Андреева – Гриффина (О.В. Юргин).

Пк 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -Рис. 2. Графики приращений силы тяжести в редукции Буге по профилям 1 и 2 участка «Свайное поле» - локальный минимум, связанный с выклиниванием казанских карбонатов мкГал 2. Вычисляются горизонтальные градиенты Vzx по формулам Маловичко и Ланцоша. По способу соотношения разных производных гравитационного потенциала (В.С. Миронов) определяется глубина залегания и форма аппроксимирующего тела. Применение данного способа особенно оправдано при профильных наблюдениях, т.к. при смещении профиля от центра аномального тела, происходит пропорциональное уменьшение Vz и Vzx, и их отнош ение остается постоянны м.

3. Для оценки степени потенциальной опасности выявленных зон карстового разуплотнения и определения очередности проведения противокарстовых мероприятий разработана методика определения коэффициента опасности по параметрам выявленных гравитационных аномалий. Пpи этом считается, что максимальной степенью опасности обладают аномалии с большими интенсивностями gост., большими амплитудами графиков Vzx и меньшей глубиной залегания центра аномального тела. Относительный коэффициент опасности зоны по гравиметрическим данным (kоп.гр.) рассчитывается по эмпирической формуле kоп.гр. = gост. х Vzx/hср.

В 1984 году А.Ш. Файтельсоном была высказана мысль, что временные уменьшения силы тяжести в пределах карстовых зон отражают протекающий в настоящее время процесс разуплотнения.

Опыт наших многолетних наблюдений показывает, что обычно на фоне тенденции уменьшения силы тяжести во времени отмечаются квазипериодические колебания ее значений (рис. 3). На наш взгляд колебания силы тяжести связаны с изменением режима трещиннокарстовых вод.

gб, мкГал 8 6 4 2 ПК, м 0 20 4 0 60 80 100 12 0 140 1 60 180 2 00 220 240 260 2 Рис. 3. Графики приращений силы тяжести в редукции Буге по профилю V участка Ворвань, 1991-95 гг.

1 – 1991 г., 2 – 1992 г., 3 – 1993 г., 4 – 1994 г., 5 – 1995 г., 6 – граница пассивной и активной частей профиля Таким образом, об интенсивности современного процесса разуплотнения мы судим не по величине уменьшения силы тяжести, а по амплитуде ее квазипериодических колебаний, считая, что интенсивность водообмена в карстующейся толще пропорциональна скорости растворения пород и выноса материала. Данный вывод составляет содержание третьего защищаемого положения.

Для количественной оценки временных вариаций силы тяжести необходимо использовать твердые, статистически обеспеченные значения приращений в каждой серии наблюдений. Печальный опыт изучения НВСТ по разовым наблюдениям в серии, на наш взгляд, полностью дискредитировал методику пространственного прогноза оползневых деформаций.

Методика В.С. Матвеева («ВСЕГИНГЕО») базировалась на статистическом анализе рядов, состоящих из трех членов, каждый из которых являлся однократно измеренным приращением силы тяжести.

По величине стандартного отклонения в этих рядах делался вывод о принадлежности точки наблюдения тому или иному морфологическому элементу оползневого тела или оползневого склона. Точность измерений определялась по разнице повторных наблюдений, выполненных на части рядовых пунктов в одном рейсе.

Проведенный нами анализ полученных результатов показал, что разброс измеренных значений приращений силы тяжести связан с особенностями работы данного гравиметра в данном рейсе и не зависит от расположения точки наблюдения на том или ином элементе оползневого склона. Иначе говоря, В.С. Матвеев считал достоверными данные, полученные при 30, 50 или 100% контрольных наблюдений, и точность измерений, вычисленную указанным способом. Реально же естеств енный разброс измеренных значений был почти на порядок выше получаемых погрешностей.

Глава 3. Высокоточная гравиразведка в комплексе инженерногеологических изысканий [2, 4-6] При выполнении инженерно-геологических изысканий, особенно на урбанизированных территориях, иногда возникает необходимость оконтуривания различных искусственных полостей (подвалы, туннели, коммуникации и т.п.) или находящихся в земле остатков строений.

Задача осложняется тем, что обычно нет возможности ввести поправки за гравитационное влияние близкорасположенных зданий и сооружений из-за отсутствия соответствующих данных. Однако опыт наших работ показывает возможность эффектив ного решения подобных задач. В этом случае шаг наблюдений обычно составляет 1-м. Применяются только многократные наблюдения, т.к.

гравитационный эффект от маломощных полостей небольшой площади, залегающих даже очень близко к поверхности, обычно не превышает первых десятков микрогал.

В качестве примера приведены результаты оконтуривания искусственной полости, вскрытой разведочной скважиной при изыскательских работах на одной из строительных площадок Н.

Новгорода. Полость имеет вертикальную мощность 4 м, верхняя граница полости расположена на глубине 0.7 м. По результатам высокоточной гравиметрической съемки выявлен локальный минимум силы тяжести и намечена предполагаемая конфигурация полости в плане.

В ФГУП «Волгагеология» высокоточная гравиразведка используется в комплексе инженерно-геологических изысканий при обследовании действующих трасс нефте- и газопроводов. Метод применяется как для картирования карстовых зон разуплотнения, так и для оценки динамики современного суффозионно-карстового процесса. В главе приведены результаты гравиметрических работ на двух участках нефтепровода Горький – Рязань. На участке «Свайное поле» по гравиметрическим данным были выделены зоны повышенных неприливных вариаций силы тяжести, в которых прогнозировалась активизация суффозионно-карстового процесса.

Гравиметрический прогноз нашел свое подтв ерждение в образовании двух новых карстовых воронок в пределах зоны максимальных временных изменений силы тяжести.

На участке перехода нефтепровода Горький – Рязань через р.

Сережа локальные минимумы силы тяжести зафиксированы в пределах узла пересечения двух неотектонических зон субширотного и субмеридионального простираний. Наиболее интенсивный гравитационный минимум (около –230 мкГал) картирует зону депрессионного проседания пермских толщ. Наиболее значимое временное уменьшение силы тяжести, выявленное по повторным измерениям, оказалось пространственно приурочено к прибортовой части водораздельного пространства, севернее тектонической границы депрессионного проседания пермских толщ. Этот результат позволил спрогнозировать направление общего последовательного продвижения фронта формиров ания карстовых воронок вверх по склону водораздела при сохранении режима воздымания площади неотектонического узла.

Инженерно-геологической службой Горьковской железной дороги высокоточная гравиразведка используется в комплексе инженерногеологических исследований на закарстованных территориях. Так, при производстве плановых геофизических работ по данным высокоточной гравиразведки на 396 км перегона Сейма - Доскино был выявлен локальный минимум силы тяжести интенсивностью 60 – мкГал, изображенный на рис. 4. Этот минимум был интерпретирован как зона карстового разуплотнения. На этом основании в экстренном порядке была произведена укладка рельсоукрепительных пакетов.

Выполненные позднее сейсморазведочные работы МПВ (рис. 4) полностью подтвердили данные гравиразведки, зафиксировав зону пониженных скоростей не только в карстующихся породах, но и в перекрывающ ей толще. Первая из разведочных скважин (№ 82), заложенная в центре локального минимума силы тяжести, вскрыла зону полного поглощения промывочной жидкости на глубине 12 м, что, как видно из рис. 4, выше уровня грунтовых вод. Это обстоятельство создавало реальную Рис. 4. Сопоставление результатов гравиразведки, сейсморазведки и бурения: а) график gб; б) геологический разрез; в) зона разуплотнения по данным сейсморазведки; 1 - аллювиальные отложения I и II надпойменных террас (пески, гравий, суглинки, глины, торф), QIII; 2 - гипс-ангидритовая толща, Р1s; 3 - номера разведочных скважин; 4 - интерв алы частичного поглощения промывочной жидкости; 5 - интервалы полного поглощения промывочной жидкости; 6 - интервалы провала бурового снаряда (полость); 7- верхняя граница разуплотненных пород; 8 - зона пониженных скоростей продольных волн в обводненных песках и гипсах; 9 - уровень грунтовых вод.

опасность возникновения карстового провала, т.к. сухие пески зоны аэрации обладают малой несущей способностью и быстро вовлекаются в процесс в ертикальной суффозии. После проведения разв едочного бурения были начаты тампонажные работы. При этом скважина № приняла более 1000 м3 тампонажного раствора.

Статистическая оценка эффективности применения гpавиpазведки для каpтиpования зон pазуплотненных поpод была выполнена нами по материалам высокоточной съемки, проведенной на 395 - км Горьковской железной дороги в 1997 г., с использованием данных бурения около 70-ти скважин.

В пределах выявленных локальных минимумов силы тяжести осpедненны й коэффициент опасности (без дифференциации интервалов по степени разуплотнения) составил kоп. = 0.91, а на участках невозмущенного поля - kоп = 0.15.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные научно-практические результаты исследований, выполненных по теме диссертационной работы, состоят в следующем.

1. На основании анализа большого фактического материала показано, что при высокоточных грав иметрических съемках необходимо применение многократных измерений, т.к. однократные измерения, выполненные даже высокоточными отечественными гравиметрами, дают случайную величину приращения силы тяжести, которая может варьировать в диапазоне, превышающем предельную ошибку измерений.

2. Разработан комплекс мероприятий, обеспечивающий контроль за временны ми изменениями силы тяжести на исходном опорном пункте при проведении повторных гравиметрических измерений, направленных на выявление неприливных вариаций силы тяжести (НВСТ).

3. Установлено, что для условий Нижегородского Поволжья карстовые зоны разуплотнения пространственно приурочены к локальными максимумами силы тяжести при выклинивании в разрезе карбонатных пород казанского яруса или их залегании в виде отдельных останцов.

4. Установлено, что участки максимальных неприливных вариаций гравитационного поля в районах развития карста пространственно совпадают с локальными экстремумами силы тяжести.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»