Сейсмическая эмиссия в зоне глубокого камуфлета

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Геология
Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Сейсмическая эмиссия в зоне глубокого камуфлета
В. М. Ерунов, В. А. Куликов, В. Т. Лаврухов, К.А. Лебедев
Институт геофизики СО РАН, Новосибирск, 630 090, Россия
Представлены результаты анализа материалов сейсмических наблюдений, выполненных над камуфлетом мощного подземного ядерного взрыва. Обнаружены два вида сейсмической эмиссии, связанной с процессами просадки горных масс и грунтов над камуфлетом.
Seismic emission in a deep camouflet zone
V.M. Erunov, VA. Kulikov, VT. Lavrukhov, and K.A. Lebedev
Institute of Geophysics SB RAS, Novosibirsk, 630 090, Russia
The paper analyzes seismic observations made over a camouflet created by a powerful underground nuclear explosion. Two types of seismic emission associated with subsidence of rock masses and soils over the camouflet are revealed.
1. Введение
В августе 1990 года группа сотрудников Института геофизики СО РАН, оснащенная сейсмическими станциями «Пассат», входящими в телеметрическую систему «Телесейс», провела на территории Семипалатинского ядерного полигона по приглашению ПО «Маяк» (Челябинск) исследовательские работы с целью обнаружения каких-либо сейсмических эффектов, производимых физическими и механическими процессами, происходящими в окрестности камуфлета подземного ядерного взрыва. Одновременно в этих работах принимали участие несколько лабораторий ПО «Маяк», каждая со своей аппаратурой, основанной на различных физических принципах, для обнаружения как сейсмических, так и несейсмических эффектов и явлений другой геофизической природы.
2. Методика наблюдений и аппаратура
Трехканальные цифровые телеметрические сейсмостанции «Пассат» обладали следующими техническими характеристиками [1−3]:
— сейсмометры — маятниковые велосиметры X, Y, Z типа ВЭГИК, отрегулированные на полосу частот 0. 530 Гц в режиме критического затухания-
— частотный диапазон регистрирующих каналов —
0. 017 Гц-
— динамический диапазон регистрации — 108 дБ-
— уровень собственных шумов, в пересчете на входы — менее 0.1 мкВ-
— автоматическое распознавание сейсмических сигналов в реальном времени-
— вероятность правильного распознавания сейсмических сигналов землетрясений и взрывов — 0. 98. (Высокая вероятность распознавания обеспечивалась использованием, наряду с энергетическими признаками сигнала, частотных и некоторых временных признаков, анализ которых возможен в режиме реального времени [4, 5].)
До начала наблюдений было известно, что после подземного ядерного взрыва иногда появляются сейсмические сигналы, подобные афтершокам после землетрясений, но никакой информации о характере этих сигналов, как и о характере механических процессов, порождающих эти сигналы, не было. Поэтому цели группы Института геофизики СО РАН были сформулированы в следующем, довольно общем, виде:
— регистрация естественной сейсмической эмиссии в окрестности камуфлета подземного ядерного взрыва для изучения сейсмического режима в среде, окружающей камуфлет-
— регистрация сейсмических сигналов от взрывов небольших зарядов химических взрывчатых веществ,
© Ерунов B.M., Куликов B.A., Лаврухов B.T., Лебедев K.A., 2006
производимых вблизи поверхности Земли непосредственно над камуфлетом, для изучения возможной реакции среды на сотрясения.
Аппаратура сбора данных телеметрической системы «Телесейс» была размещена в техническом центре полигона — поселке Балапан (рис. 1).
Ввиду неопределенности параметров сигналов, которые предполагалось обнаружить и зарегистрировать, для наблюдений были использованы две полевые станции «Пассат», сейсмометры которых располагались в одной точке, но чувствительность регистрирующих каналов различалась в 10 раз. Точка регистрации была выбрана на расстоянии 800 метров от эпицентра подземного ядерного взрыва, произведенного примерно за 1 год до наблюдений.
Сейсмометры ВЭГИК были заглублены на 2 метра и установлены на двух бетонных площадках размером 1×1 м в двух метрах друг от друга. Горизонтальные сейсмометры ориентированы по странам света: 1-й — на восток, 2-й — на север.
Полевые станции «Пассат» с передающими антеннами были установлены в 50 метрах от сейсмометров. Весь регистрирующий комплекс находился в 30 км от радиотелеметрического центра сбора сейсмических данных системы «Телесейс», расположенного в населенном пункте Балапан.
Сейсмогеологические условия в месте наблюдений отображены на рис. 2 и имеют следующие особенности.
Камуфлет находится на глубине Н = 800 метров в терригенных сцементированных горных породах, в ко-
торых скорости распространения продольных сейсмических волн составляют от 3 до 4 тысяч метров в секунду. Взрывом горные породы над камуфлетом раздроблены и превращены в горную массу- стенки камуфлета уплотнены и оплавлены, но при быстром остывании должны были растрескаться.
Мощность зоны малых скоростей Нзмс составляет 30 м. Приповерхностные породы представляют собой сухой, слабо сцементированный супесчанник, который хорошо держит вертикальную стенку и разламывается на куски, но уже при небольшом сжатии рассыпается в песок и пыль. Скорости распространения сейсмических волн в зоне малых скоростей очень низки и в приповерхностных слоях не превышают 100 м/с. Затухание (поглощение) сейсмических волн в зоне малых скоростей очень слабое. Все это приводит к сильной реверберации в диапазоне частот 22.5 Гц, особенно заметной на горизонтальных составляющих сейсмических сигналов.
После установки аппаратуры, проведения регламентных работ и регулировки параметров были измерены амплитудно-частотные характеристики сейсмических каналов в условиях установки. Система «Телесейс» обеспечивала неискаженную регистрацию скоростей смещений в диапазоне частот 0. 517 Гц. После выполнения всех подготовительных работ 26 августа 1990 г. в 12: 00 по местному времени система была поставлена на круглосуточную регистрацию в ждущем режиме с автоматическим распознаванием сейсмических сигналов.
Рис. 1. План размещения сейсмостанций «Пассат» ^) относительно камуфлета и радиотелеметрического пункта сбора сейсмических данных «Телесейс» (Bs)
3. Сейсмические наблюдения
Сейсмические наблюдения проводились с небольшим перерывом до 8 часов 40 минут 28 августа 1990 г. За это время было зарегистрировано около 200 сейсмических сигналов, большая часть которых имела техногенное происхождение от наземных и воздушных транспортных средств, находившихся в районе наблюдений. 10 сейсмических сигналов были идентифицированы как сигналы удаленных землетрясений- сведения о 7из них
Рис. 2. Профиль размещения полевых станций Fs относительно камуфлета подземного взрыва и центра сбора данных Bs
N = 0 внут. М = 77 день = 7 18 ч 1 м 54. 54 с продол = О Ф^. капаІ) масштаб.к. = 0. 229 428 690
Дата приема: 27. 08. 90 І І І І І І І І І І І І І І І ІЦІ I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
І і і і і І і і і і І і і і і І і і і і І і і і і І і і і і І і і і і І і і і і І і і і і І і
59. 40
59. 50
10
20
Рис. 3. Сейсмограмма удаленного землетрясения. Смещения, стандартный канал ЕССН. Распределение компонент по трассам, сверху вниз: 1 — вертикальная (2) — 2 — горизонтальная (И) — 3 — горизонтальная (Е). Время приема (местное) 18: 00 ч 27. 08. 1990 г. (11: 00 ч мирового времени) — Мру = 5. 8- расстояние 5400 км- район — южнее о. Хонсю
были обнаружены в «Оперативном сейсмическом каталоге ИФЗ АН СССР» за август 1990 года. Для 4 из них были определены магнитуды М^. Сравнение полученных значений с магнитудами, опубликованными в «Оперативном каталоге» выявило превышение магнитуд в точке наблюдений на 0.9 ±0.1 единицы. Аналогичное сравнение с измерениями магнитуд этих же землетрясений на ближайшей сейсмической станции государственной сейсмологической сети Усть-Кан на Алтае показало такое же превышение, но с разбросом ±0.3 единицы магнитуды. Систематическая часть магнитуд-ной невязки полностью определяется сейсмогеологи-ческими особенностями строения приповерхностных слоев в районе наблюдений, прежде всего, очень низкими скоростями в слое зоны малых скоростей, приводящими к существенному увеличению амплитуд сейсмических волн. В качестве примера на рис. 3 приведена сейсмограмма землетрясения у Японских островов.
Дата приема 27. 08. 90 г.- первое вступление в 17ч 59'-54. 4"- местного (10ч59'-54. 4"- мирового) времени. Время (мировое) в очаге 10ч52'-- магнитуда 5. 8- расстояние до очага 5400 км- очаг землетрясения расположен в море южнее острова Хонсю.
Особенность сейсмограммы: запись на вертикальном канале хорошо читаемая, простая- записи на горизонтальных каналах осложнены реверберацией с частотой 22.5 Гц, не читаются.
Спектры землетрясений имеют обычную для регистрации в скоростях смещений форму (рис. 4). В области нижних частот спектр равномерный с подъемом в сторону верхних частот с крутизной 6 дБ/окт. С некоторой, так называемой «угловой» частоты, характерной для каждого конкретного землетрясения, спектр спадает в сторону верхних частот с крутизной 18 дБ/окт. Местной особенностью, осложняющей спектр, является зона ре-
зонансных частот от 1.5 до 2.5 Гц, в пределах которой частотные составляющие на горизонтальных компонентах усиливаются на 2030 дБ вследствие реверберации в приповерхностных слоях.
Сигналы землетрясений регистрировались на фоне нормальных континентальных микросейсм и транспортных шумов. Но часто регистрировались специфичные шумы, характерные только для данного места наблюдений. Примеры записей таких сейсмических шумов в сравнении с обычными микросейсмами и транспортными шумами приведены на рис. 5.
Визуально заметны следующие особенности шумов:
а) на горизонтальных компонентах нормальных мик-росейсм видно наложение колебаний с преобладающей частотой 22.5 Гц, соответствующей частоте реверберации- на вертикальной компоненте заметно наложение колебаний с преобладающей частотой 5 Гц неясного происхождения-
б) транспортные шумы имеют преобладающую частоту 22.5 Гц, что вполне закономерно, и горизонтальные колебания в несколько раз сильнее вертикальных-
в) «специфичные» шумы, напротив, проявляются, прежде всего, на вертикальной компоненте с преобладающей частотой 10 Гц- на горизонтальных компонентах различимы колебания с частотами 2 и 5 Гц.
Каждый из приведенных здесь типов сейсмических шумов обладает характерным частотным спектром, представленным на рис. 6. Отметим особенности частотных спектров нормальных и «специфичных» микросейсм и транспортных шумов.
Рис. 4. Спектр 2-компоненты записи землетрясения 18: 01 ч 28. 08. 1990. Спектр построен в двойном логарифмическом масштабе- ось ординат размечена в децибелах. Левая аппроксимирующая прямая имеет наклон +6 дБ/окт- правая -18 дБ/окт
а і______________________________________і_і___________________і_I__________________і_і___________________і_і__________________I_і__________________і_I-
I____I_I_____I_I____I_I____I_I____I_I____I1_
21. 29
і____і_і_____і_I____і_і____і_і____I_і_____і_і_
55. 50
J_____I___I___I___I____I___I___I____I___I___I____I
5. 10
Рис. 5. Фрагменты сейсмограмм сейсмических шумов: нормальные континентальные микросеймы (а) — транспортные шумы (б) — «специфичные» шумы, или шумы просадки (в)
Спектры скоростей смещений нормальных микро- подъем спектра на частотах выше 2 Гц с сохранением
сейсм спадают в сторону высоких частот с крутизной крутизны дальнейшего спада, что невозможно объяс-
6 дБ/окт, что характерно для континентальных микро- нить одной реверберацией. Амплитуды смещений неко-
сейсмических шумов. Особенностью спектра горизон- торых частотных составляющих спектра спокойного
тальных компонент является небольшой, на 6 дБ, микросейсмического фона представлены в табл. 1.
Горизонтальный (Е)
Горизонтальный (^
Вертикальный ®
ДБ
0
J____I___I____I___I__и_
0. 25 0.5 1 2.5 5 1016
Рис. 6. Частотные спектры шумов- скорости смещений- цена деления по оси ординат — 6 дБ- (прямые линии с наклоном 6 дБ/окт соответствуют усредненным уровням микросейсм «без особенностей»): микросейсмы 25. 08. 1990 (а) и 27. 08. 1990 (б) — транспортные шумы (в) — «специфичные» шумы, или шумы просадки (г)
Таблица 1
Амплитуды нормальных микросейсм, нМ/с
Частота, Гц
0. 5
1. 0
2.0 2.5 5.0 10. 0
Вертикальная 40−605 3−4 5−8
компонента
1−2 0. 3−0. 5
Горизонтальная 5070 10−15 7-ю 5−8 1−2 0. 2−0. 4
компонента
На спектре вертикальной компоненты микросейсм обращает на себя внимание максимум на частоте 5 Гц с превышением над нормальным уровнем на 12 дБ- далее спектр снижается на 6 дБ и продолжает спадать в сторону верхних частот с крутизной 6 дБ/окт, параллельно усредненному спектру континентальных микро-сейсм.
Спектры горизонтальных компонент транспортных помех в области нижних частот подобны спектрам мик-росейсм, но около 2 Гц круто возрастают, достигают максимума на частоте 2.5 Гц, далее спадают с крутизной сначала 6, затем 12 и 24 дБ на октаву и у частоты 16 Гц возвращаются к фоновому уровню (к уровню микросейсм). Спектр вертикальной компоненты транспортных шумов достигает максимума при частоте 5 Гц. Амплитуды зависят от расстояния до источника помехи и ее интенсивности.
Своеобразные сигналы, по форме являющиеся выбросами «специфичных» микросейсм, впервые были зарегистрированы еще в процессе подготовки аппаратуры 23 августа в 16 часов 18 минут по местному времени (рис. 7, а). Сигналы имели шумоподобную структуру, видимые частоты при регистрации в скоростях — от 7 до 10 Гц, средний уровень 80 нМ/с, выбросы до 400 нМ/с. Обращает на себя вертикальная направленность колебаний: сигнал регистрируется только вертикальным сейсмометром, что с учетом относительно высокой частоты колебаний достаточно определенно свидетельствует о расположении источника излучения под точкой наблюдений в ближайшей окрестности от нее. Спектры горизонтальных компонент этих сигналов практически неотличимы от спектров микросейсм, а спектр скоростей смещений вертикальной компоненты (рис. 7, б) имеет максимум около 9 Гц со спадом с крутизной 6 дБ/окт в сторону нижних частот и с крутизной 18 дБ/окт в сторону верхних, что характерно для спектров землетрясений (ср. с рис. 4.)
Естественно предположить, что эти своеобразные сейсмические сигналы и «специфичные» микросейсмы могут быть порождены продолжающимся процессом проседания среды над камуфлетом подземного взрыва. Явная недостаточность системы наблюдения (всего одна точка) не позволила прийти к окончательному заключению, но дальнейшие наблюдения предоставили некоторые косвенные подтверждения правильности этого
предположения. Для удобства и определенности будем называть эти сигналы «шумами просадки».
В процессе наблюдений на точке прием данных системой «Телесейс» производился в течение отдельных, довольно больших, интервалов времени (проводились работы по перестройке параметров устройств распознавания из-за отсутствия априорной информации о параметрах сигналов, которые нужно регистрировать). Тем не менее, случаев появления шумов просадки зарегистрировано достаточно много. Все они сведены в табл. 2 с указанием начал и концов интервалов времени непрерывной регистрации и некоторых амплитудных характеристик.
1____________________і__________________і__________________I_________________і__________________і__________________і__________________і_________________I__________________і__________________і_
J_____і____I____і_____і____і____і____1_ а
________I_______I_______I_______I________I_______I_______I_______I_______I________I_______I_______I_______I_______I_______I________I_______I_______I_______1_
18: 00
18: 10
Рис. 7. Пример записи и спектр «специфичных» микросейсм (шумов просадки): фрагмент записи выброса «специфичных» микросейсм (а) — спектр скоростей смещений выброса «специфичных» микросейсм (б)
Таблица 2
Дата № с/ст № с/гр Начало работы Момент регистрации Конец работы Средние амплитуды, нМ/с Амплитуды выбросов, нМ/с
25. 08 2 23 18: 00 18: 01 90 210
2 25 18: 37 90 180
2 26 18: 44 60 240
2 27 18: 59 50 250
2 29 19: 09 120 200
2 30 19: 28 19: 30 100 300
26. 08 2 34 12: 00 12: 44 40 200
2 36 13: 10 70 230
2 38 13: 49 30 100
2 39 14: 08 20 130
2 40 14: 13 30 180
2 44 15: 43 21: 30 40 280
27. 08 2 60 00: 00 14: 02 20 60
2 71 17: 04 30 300
2 93 00: 36
1 18 00: 37 100, возрастает до 100
1 18 00: 39
1 19 00: 50 20 80
1 20 00: 59 20 110
1 24 01: 10 40 210
1 25 01: 14 30 120
1 28 01: 27 30 170
1 29 01: 30 40 150
1 31 01: 35 30 290
2 96 01: 45 30 130
2 97 01: 56 40 150
1, 2 40, 98 02: 01 50 350
2 99 02: 03 50 350
1, 2 41,100 02: 05 50 250
2 101 02: 14 50 250
1, 2 54, 102 02: 38 30 200
1 59 02: 52 08: 40 40 150
Распределение шумов просадки во времени более наглядно представлено на рис. 8.
На основе этого рисунка невозможно утверждать, что появление шумов просадки как-то связано с временем суток и соответственно с движением транспорта. Есть случай появления шумов глубокой ночью (00: 36, 28. 08) на спокойном фоне микросейсм и прекращения их в разгар рабочего дня (12: 46 и 15: 43, 27. 08) при интенсивных транспортных помехах. Не оказала видимого воздействия на развитие процесса просадки и серия из 13 небольших (1.2 кг ТНТ) и неглубоких (23 м) взрывов, произведенных 27. 08 между 17: 00 и 20: 30 часами.
Особым и уникальным для проведенного цикла исследований представляется сейсмическое событие, свя-
Рис. 8. Распределение шумов просадки со временем
Рис. 9. Сейсмограмма начала активной фазы процесса просадки горной массы над камуфлетом
занное с просадочными явлениями, начавшееся ночью 28 августа в 00ч36'-36& quot- Сейсмограмма начальной фазы этого события представлена на рис. 9.
Процесс начался при спокойном фоне нормальных микросейсм без каких-либо следов воздействия извне. В начале появился и быстро вырос, за одну секунду в десять раз, сигнал на вертикальной компоненте. Затем, через 11.5 секунды начали раскачиваться горизонтальные сейсмометры. Частотная доминанта сигналов составила 9 Гц. Отличие их от «фоновых» шумов просадки только в том, что колебания появились на горизонтальных каналах. Спектр скоростей смещений вертикальной компоненты этих сигналов представлен на рис. 10. Максимум спектра приходится на частоту 9 Гц- спектр
Рис. 10. Спектр скоростей смещений вертикальной компоненты в начальной фазе процесса активной просадки горной массы над камуфлетом
ограничен сверху прямыми с наклонами +6 дБ/окт и -18 дБ/окт подобно спектрам землетрясений.
Полученные во время исследовательских работ сейсмические данные позволили проследить динамику развития процесса активной просадки и сделать реконструкцию процессов, протекающих в среде над камуфлетом. Результаты анализа данных представлены на рис. 11.
В развитии процесса просадки можно выделить три фазы: 1) начальная фаза длительностью 13 секунд с 36.5 мин по 36. 72 мин- 2) фаза экспоненциального роста интенсивности процесса длительностью 75 секунд с 36. 75 мин по 38. 00 мин- 3) фаза замирания процесса просадки длительностью несколько минут, начиная с 38. 00 мин.
В первой фазе сейсмические сигналы вначале имеют вертикальную направленность, горизонтальная составляющая появляется на 11.5 секунды позже. За 10 секунд сигнал на 2-канале вырастает в 9 раз выше фона, на Н-канале за это же время — в 6 раз. Видимые частоты на 2-канале увеличиваются с 8 до 12 Гц, а на Н-канале остаются в пределах 10 ± 1 Гц.
Вторая фаза начинается с некоторого спада интенсивности сейсмической эмиссии до 46 единиц фона, после чего амплитуды сигналов растут по экспоненте до 120 единиц на вертикальном и до 270 единиц фона на горизонтальном канале. Видимые частоты на 2-канале снижаются до 7 Гц и удерживаются на этом уровне почти до достижения максимума интенсивности- при максимальной эмиссии частота снижается до 5 Гц и становятся заметными частотные составляющие 2 и 3 Гц. На Н-канале видимые частоты сигналов также снижаются до 67 Гц, но уже в конце 37-й минуты становятся заметными составляющие с частотами 2 и 2.5 Гц, которые при уровне эмиссии близком к максимальному уже преобладают на сейсмограмме.
В течение третьей фазы интенсивность эмиссии постепенно снижается до фонового уровня. Но на 15-й минуте от начала процесса «нулевые линии» выходных сигналов горизонтальных сейсмометров пошли вниз (рис. 12). Еще через 10 минут, в 00ч59'-30& quot- горизонтальные приборы зарегистрировали резкий скачок «нулей» вниз (рис. 13). Такое «плавание нулей» горизонтальных приборов, но уже без резких скачков, продолжалось в течение часа, после чего процесс просадки перешел в спокойный режим с эмиссией уже хорошо знакомых нам «специфичных» микросейсм и к трем часам ночи прекратился.
Последовательность событий, происходивших в среде над камуфлетом, представляется в следующем виде.
В первую секунду колебания с частотой 9 Гц регистрируются только вертикальным каналом. Следовательно, активная просадка происходит где-то на половине расстояния между камуфлетом и приемником. Затем частота повышается до 12 Гц и появляется горизонталь-
Вертикальный канал
Минуты
Вертикальный канал
Минуты
Горизонтальный канал
Минуты
Горизонтальный канал
-а- амплитуты Н г
частота В
-*¦ частота Н



^ *--* и-¦-¦-¦-¦-
37. 00 37. 33 37. 66 37. 92 38. 17
Минуты
Рис. 11. Динамика развития процесса просадки над камуфлетом. На рисунке обозначено: линии с треугольниками — амплитуды- с ромбами — верхние видимые частоты- с квадратами — нижние видимые частоты сейсмических сигналов
ная составляющая колебаний — подвижки грунта распространяются вверх и ближе к приемникам. После этого, на 10-й секунде происходит некоторое падение интенсивности сейсмического излучения- первая фаза закончена.
Затем подвижки грунта распространяются в глубину, начинается лавинообразный процесс, напоминающий движение осыпи. В подвижки вовлекается все увеличивающаяся масса грунта. Амплитуды сейсмических колебаний растут, частоты снижаются- появляются колебания с частотами 23 Гц. Через 1.5 мин после начала процесс активной просадки достигает нижней точки и
тормозится. Интенсивность сейсмической эмиссии падает, сначала быстро, затем все медленнее.
Через 15 мин после начала активной просадки деформации достигают поверхности: горизонтальные сейсмометры наклоняются в сторону камуфлета (рис. 12, 13), их маятники смещаются с нулевого положения, сигнальные дорожки на сейсмограммах уходят вниз. Еще через 10 мин происходит резкое увеличение наклона, которое сопровождается слабым, едва заметным проседанием грунта, отмеченным вертикальным сейсмометром. Слабые деформации поверхности продолжаются более часа, постепенно уменьшаясь. Они сопровож-
N ст. = 1 пор. М = 0 внут. М = 31 день = 8 1ч 35 м 17. 82 с вид: скорости ср (----) масштаб.к. = 5. 5 404 391 289
Дата приема: 27. 08. 90 111 111 111 11 111 111 111 111 110 656 1 111 111 111 111 111 092 469 760
111 111 111 111 111 100 905 595 216 014 112 456 735 339 620 444 667 904
34. 50 35. 00 35. 10 35. 20 35. 30
N ст. = 1 пор. М = 0 внут. М = 20 день = 8 0 ч 59 м 59. 16 с продол. = 0
вид: скорости ср (----) масштаб.к. = 3. 2 262 804 508
Дата приема: 27. 08. 90 1 111 111 11 111 111 111 111 110 612 336 678 101 112 658 331 831 369 728
111 111 111 111 111 100 905 595 216 014 112 456 735 339 620 444 667 904
59. 30 59. 40 59. 50 0 10
Рис. 12. Наклон горизонтальных сейсмометров
Рис. 13. Резкое изменение наклона горизонтальных сейсмометров
Рис. 14. Схема очередного цикла активной просадки. Показаны последовательные циклы активной просадки над камуфлетом, заканчивающиеся формированием очередного свода
даются локальными разрастаниями высокочастотных шумов просадки, источники которых находятся в окрестности 200400 м от сейсмометров (на больших расстояниях приборы почувствовать их не могут).
Схема последовательности событий в процессе очередного цикла активной просадки горной массы над камуфлетом, построенная на основе полученных сейсмических данных, представлена на рис. 14. По-видимому, просадка не может произойти в один прием- она разбивается на несколько циклов. На схеме условно изображены три цикла просадки.
Фазы последнего цикла активной просадки на схеме обозначены цифрами:
1. Начальная фаза длительностью 13 с — обрушение очередного свода и формирование нового свода. Увеличение нагрузки на несколько десятков тысяч тонн на «столб» обломочного материала, образовавшийся после предыдущих циклов активной просадки.
2. Вторая фаза длительностью 75 с — уплотнение «столба» обломочного материала, распространяющееся на глубину- сдвиги окружающей горной массы в сторону камуфлета. Механические подвижки сопровождаются экспоненциальным ростом интенсивности сейсмической эмиссии.
3. После того как волна уплотнения доходит до камуфлета, происходит замирание процесса активной просадки и выход деформаций на поверхность.
В интервалах времени между циклами активной просадки спорадически происходит множество мелких подвижек внутри массива горной массы, вмещающего камуфлет, которые производят специфичный высокочастотный сейсмический шум, названный нами «шумом просадки».
4. Выводы
В работе приведены результаты исследований сейсмической эмиссии в процессе просадки грунтов и горной массы над камуфлетом мощного взрыва, находящегося на глубине 800 м. Выделены три вида процессов просадки и сопровождающих их сейсмических сигналов:
— пассивные, или фоновые, спорадические длительные просадочные процессы с излучением высокочастотных (10±2 Гц) микросейсм с высокой нестационарной дисперсией-
— активные просадочные процессы, длительностью 12 мин, возникающие спорадически и напоминающие лавинообразное обрушение. Сопровождаются сейсмическим излучением нарастающей интенсивности, превышающей фоновые значения в максимуме в 100 300 раз- частотный состав сейсмического излучения меняется от 1012 Гц в начале процесса до 25 Гц в его максимуме-
— коробление земной поверхности после активной просадки, приводящее к наклонам сейсмометров в сторону камуфлета, но не сопровождающееся сейсмической эмиссией.
На основе полученных авторами материалов полевых наблюдений приведен пример реконструкции развития во времени процесса активной просадки горной массы и грунтов над камуфлетом мощного подземного взрыва.
Опираясь на полученные результаты, можно утверждать, что использованный при проведении данной работы сейсмологический аппаратурный комплекс «Пассат» — «Телесейс», разработанный в Институте геофизики СО РАН, может быть с успехом использован при изучении и прогнозировании просадочных явлений на шахтных и горно-рудных полях.
Литература
1. Ерунов В. М., Лебедев К. А. Автоматическая система сбора сейсмической информации // Геология и геофизика. — 1981. — Т. 22. -№ 9. — С. 89−95.
2. Лебедев К. А., Лаврухов В. Т., Захаров В. З., Ерунов В. М., Найков В. В.
Полевая цифровая радиотелеметрическая сейсмологическая станция // Сейсмические приборы. — Вып. 27. — М: ОИФЗ РАН, 1997. -С. 7−14.
3. А.с. № 1 255 978, приоритет от 11. 11. 1984. Полевая сейсмическая телеметрическая станция / Лебедев К. А., Ерунов В. М., Лаврухов В. Т. — Опубл. 7. 09. 1986, Бюлл. № 33.
4. А.с. № 569 978, приоритет от 5. 04. 1976. Устройство распознавания сейсмических сигналов / В. М. Ерунов, В. М. Носов. — Опубл. 25. 08. 1977, Бюлл. № 31.
5. А.с. № 1 000 971, приоритет от 7.5. 1980. Устройство распознавания сейсмических сигналов / В. М. Ерунов. — Опубл. 28. 02. 1983, Бюлл. № 8.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой