Я.В.Ребенко, К.В.Шелест – Выявление экологичеси опасных зон и изучение их влияния на безопасность
конструкций и сооружений
ВЫЯВЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ЗОН И ИЗУЧЕНИЕ ИХ ВЛИЯНИЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ
КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Я. В. Ребенко, К. В. Шелест Донецкий национальный технический университет
Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів – 2010 /
Матеріали ХХ Всеукраїнської наукової конференції аспірантів і студентів.
– Донецьк, ДонНТУ, 2010. – с. 80-81.
Для выявления геодинамически активных зон и оценки их современной активности
в 70-е годы прошлого столетия был разработан комплекс методов структурно-геодинамического картирования (СГДК).
Одним из таких методов является азимутальный способ изучения анизотропии электропроводности почвенных отложений
(СГДК-А), разработанный в ДонНТУ. Способ СГДК-А основан на явлении азимутальной неоднородности электропроводности
поверхностного слоя покровных отложений в связи с геодинамическими процессами в недрах. Для реализации способа
СГДК-А разработан прибор – электронный фиксатор аномалий (ЭФА). Прибор ЭФА позволяет оперативно выявлять геодинамические
зоны по изменению анизотропии электропроводности в покровных отложениях до глубины 2,5-3м. Метод прошел широкую
апробацию в разных странах – Беларусь, Россия, Узбекистан, Киргизии, Китай.
В 2007 году в микрорайоне Широком города Донецка с целью
выявления крупного разлома (надвига) проведены исследования методом СГДК-А. Исследования
были проведены с шагом наблюдений 20-25м. Была выявлена крупная аномалия, фиксирующая выход
надвига по рыхлые отложения. Выявленная аномалия прослежена на участке предполагаемого жилищного
строительства. Геологоразведочными работами было установлено, что разломная зона в коренных породах
проявлена мощной зоной дезинтеграции и представляет опасность для жилых зданий.
В 2009 году нами для уточнения положения разрывного нарушения и
оценки его активности проведена детальная съемка методом СГДК-А. Шаг наблюдений в профиле составил 5м.
Привязка начала и конца профиля проводилась по космоснимку и прибором GPS.
На каждой точке (пикете) профиля установка ЭФА ориентировалась с помощью компаса
на север. Затем в этом положении измерялась электропроводность, и брус перемещался в горизонтальной плоскости
по часовой стрелке для снятия замеров в других направлениях. Измерения проводились с угловым шагом в 30 градусов.
Каждому фиксированному положению приемника присваивался порядковый номер (код) от 0 до 12.
Исходная позиция имела номер 0. Последний замер брался в позиции 12. Последний замер дублировал измерения в
исходной позиции и являлся контрольным. В случае отличия первого и последнего замера более чем на 4 единицы,
измерения на точке наблюдения повторялись. Такой прием обеспечивал высокое качество наблюдений.
Снятые замеры отражают электропроводность грунтов в
различных направлениях. Их анализ позволяет установить направление с максимальной электропроводностью в
пределах каждого из 4 квадрантов (секторов) круга на каждом полевом пикете съемки. .
Для выявлений аномальной анизотропии электропроводности грунтов использовались
три показателя: К1 – степень устойчивости ориентировок максимальной электропроводности по профилю; К2 – степень
отличия ориентировок максимальной электропроводности на пикете от глобального фона; К3 – степень отличия
ориентировок максимальной электропроводности на пикете от фона участка съемки.
Для большей достоверности результатов, съемка проводилась двумя независимыми
операторами по одним и тем же пикетам.
Для выявления фоновой анизотропии электропроводности на участке проведены
статистические расчеты по всем замерам.
Обработка полевых данных по профилю проводилась методом сглаживания
с окном сглаживания в 5, 7, 11 пикетов. В результате было установлено, что наиболее оптимальным окном
при шаге наблюдений 5м является окно в 7 пикетов. Процедура обработки данных и расчет показателей выполнялись
с использованием компьютера каждым оператором отдельно. Затем результаты обработки сравнивались.
По результатам обработки данных построены графики показателей СГДК-А
и выделены аномальные участки (Рис.1). Установлено, что главная аномалия наблюдается по комплексу
показателей в районе пикетов 78-98 (см. рис 1).
Здесь наблюдаются максимальные значения по всем трем показателям. Также можно выделить еще два аномальных
участка в районе 2-13 и 22-37 пикетов. Положение главной аномалии по данным 2009 года, фиксирующей надвиг, в
целом соответствует данным съемки 2007 года
Следующие исследования были проведены в сентябре 2009 года в районе 3-го корпуса
ДонНТУ. Шаг наблюдений в профиле также составил 5 м. В один день в разное время было сделано 3 съемки
(время съемок: 10:28, 11:55, 12:40). Цель исследований - изучение изменений анизотропии электропроводности грунтов
во времени. Данная задача для СГДК-А была поставлена впервые.
В результате проведенных исследований было установлено, что
электромагнитное поле изменяется во времени. Наблюдается изменение роз-диаграмм электропроводности грунтов,
характеризующих местной фон (рис. 2).
Рисунок – 2. Розы-диаграммы направлений максимальной и электро-проводности грунтов по трем съемкам.
Разница во времени между первой и второй съемкой составила 1,5 часа, между второй
и третьей – 40 минут. В первом случае мы видим более значительные изменения параметров и колебания поля, чем во
втором, где розы-диаграммы почти аналогичны. То есть можно сказать, что наибольшая сходимость результатов наблюдается
в том случае, когда разница во времени минимальна. В целом можно утверждать, что данный участок недр геодинамически
довольно активный, поскольку параметры меняются в довольно короткие промежутки времени.
Наиболее устойчивым показателем во времени является показатель К2 – степень отличия
ориентировок максимальной электропроводности на пикете от глобального фона, который в разное время ведет себя
практически одинаково. Его максимум приходится на 10-13 пикет и сохраняется на этом месте на протяжении всех трех съемок.
Наиболее изменчив показатель К1. В целом в районе 3 корпуса ДонНТУ закартирована устойчивая аномалия в интервале
10-13 пикетов. Эта аномалия фиксирует мелкое разрывное нарушение, что подтверждается геологоразведочными данными.
Надо сказать, что аномалия довольно активна, она пересекает учебный корпус. В стенах и перекрытиях здания наблюдаются
деформации.
По результатам исследований 2009 года можно сделать ряд выводов.
На участке микрорайона Широкий выявлена крупная аномалия СГДК-А, фиксирующая надвиг. Надвиг активен и
может представлять опасность для жилых зданий. При проектировании и строительстве зданий следует учесть
результаты проведенных исследований.
В районе 3-го корпуса ДонНТУ установлено, что электромагнитное поле
изменяется во времени. Такой результат указывает на повышенную активность недр. Наличие мелких разрывных
нарушений усложняет ситуацию. На данном участке необходимо проведение режимных наблюдений.
Литература
О новом методе структурно-геодинамических исследований / Панов Б.С.,
Рябоштан Ю.С., Алехин В.И. и др. // Советская геология. – 1984. – № 1.– С.66-75
Hовые методы изучения современной геодинамики активизированных областей / Панов Б.С., Рябоштан Ю.С., Алехин В.И и др. // Вестн. Киевского
ун-та. Прикладная геохимия и петрофизика. – Киев: 1983. – Выпуск 10.
– С.91-99.
Воевода Б.И., Соболев Є.Г., Русанов А.Н. и др. Геодинамика и ее экологическое проявление // Донецк,
научные труды Донецкого государственного технического университета. Сер. Горно-геологическая,
2001, вып. 23. – С. 3-10.
Санина О.Н., Алехин В.И. Зоны экологического риска и методы их обнаружения на примере города Донецка
// Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Зб. док. VI междун. науч.
конф. аспирантов и студентов. – 2007. – Т. 2. – С.102-103.
Алехин В.И., Санина О.Н., Сахарова Н.А., Ковалева О.А. Зоны геолого-экологического риска тектонической
природы и безопасность жизнедеятельности // Научные труды ДонНТУ. Серия горно-геологическая,
– 2007. – Вып. 6(125). – С. 149-152.
