Развитие методических основ мониторинга состояния массива горных пород при строительстве и эксплуатации большепролетных подземных сооружений и объектов гидроэнергетики

Абрамов, Николай Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Развитие методических основ мониторинга состояния массива горных пород при строительстве и эксплуатации большепролетных подземных сооружений и объектов гидроэнергетики
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Развитие методических основ мониторинга состояния массива горных пород при строительстве и эксплуатации большепролетных подземных сооружений и объектов гидроэнергетики"

обязательный

ї ЭКЗЕМПЛЯР

На правах рукописи

ОО&иэ-э'*"-

АБРАМОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗВИТИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ОБЪЕКТОВ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

Специальность 25.00.20 «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 5 ОКТ 2012

Апатиты 2012

005053753

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук (ГоИ КНЦ РАН)

Научный руководитель:

заведующий лабораторией ГоИ КНЦ РАН, доктор технических наук Ю.А. Епимахов

Официальные оппоненты:

ведущий научный сотрудник ГоИ КНЦ РАН, доктор технических наук Э.В. Каспарьян директор по геофизике ООО «Сейсмошельф», кандидат физико-математических наук Ю.В. Рослов

Ведущая организация:

ОАО «Научно-исследовательский* 'институт горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр ВНИМИ»

Защита состоится «15» ноября 2012 г в 14 часов 30 мин. на заседанш диссертационного совета Д002.029.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Горный институт Кольского научного центр; Российской академии наук по адресу: 184209, г. Апатиты Мурманской обл, ул. Ферсмана, д. 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГоИ КНЦ РАН.

Автореферат разослан «_»_2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

О.Е. Чуркин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Большепролетные подземные сооружения (БПС) различного назначения и грунтовые гидротехнические сооружения (ГТС), относятся к числу особо опасных и технически сложных объектов, представляющих собой единые системы га множества различных по размерам, назначению и срокам эксплуатащш объектам, например, гидротехнических подводящих и отводящих поземных тоннелей, машинных залов, щитовых галерей, грунтовых плотин, размещаемых на скальных основаниях и прочих сооружений. Проблема обеспечения безопасной и безаварийной работы для этих объектов является весьма актуальной.

Мониторинг геомеханического состояния (геомониторинг) массивов вмещающих БПС на стадии их возведения и при дальнейшей эксплуатации выполняется с использованием целого ряда известных методов, каждый из которых, имеет различную физическую природу, и в состоянии решать свои зкие специальные задачи. Оперативный контроль состояния массива осуществляется, в основном, геофизическими методами.

Несмотря на неоспоримые достоинства геофизических методов -ехнологичность и оперативность, к числу их недостатков следует отнести освенный, вероятностный характер выполняемых оценок, основанный на есноте корреляционных связей физико-механических характеристик пород и рунтов с параметрами контролируемых геофизических полей и их [ногофакторность. Отсюда и трудности в интерпретации получаемых езультатов и, как следствие, появлеш1е неоднозначности и снижение остоверности. Геомониторинг состояния грунтовых ГТС (плотины, дамбы) существляется, в основном, с использованием штатной контрольно-змерительной аппаратуры (КИА), встраиваемой в тело сооружений еще на тадии строительства, и поэтому имеет локальный характер, не обеспечивая олучения необходимой полноты информации об изменениях состояния бъекга в целом.

Общность проблем и требований, предъявляемых к технически сложным бъектам, ставят задачу разработки единого методического подхода к ониторингу их состояния. Совершенствование геофизических методов онтроля состояния массива, направленное на расширение области их рименения в различных инженерно-геологических условиях, а также овышение комплексности и однозначности выполняемых оценок таких ажнейших показателей массива как нарушенность пород, напряженно-еформированное состояние, физико-механические свойства, влагонасыщение эунтов, является актуальной научной и практической задачей.

Цель работы заключается в в развитии методических основ контроля состояния скальных и грунтовых массивов. для повышения безопасности строительства и эксплуатации большепролетных подземных сооружений и объектов гидроэнергетики.

Идея работы заключается в разработке и совместном использовании комплекса геофизических критериев и закономерностей изменения параметров сейсмических волн для контроля состояния массива при проведении геомеханического мониторинга объектов.

Задачи исследований.

1. Выявление особенностей контроля геомеханического состояния массива при возведении и эксплуатации БПС и объектов гидроэнергетики, формирование рационального комплекса оперативных методов контроля.

2. Разработка комплекса критериев оценки и методики районирования пород по степени нарушенности массивов, вмещающих подземные сооружения.

3. Разработка методики сейсмотомографического исследования геомеханического состояния грунтовых сооружений и оперативного контроля качества степени уплотнения грунтов.

4. Опытно-промышленная апробация разработанного комплекса оперативных методов контроля состояния массива пород и грунтовых дамб в условиях действующих предприятий.

Методика исследований. При выполнении данной работы использовался комплексный метод, включающий анализ отечественного и зарубежного опыта развития методов контроля геомеханического состояния скального массива и грунтовых сооружений, проведение измерений параметров нарушенной зоны приконтурного массива, инструментальный контроль фактических вибронагрузок в массиве, мониторинг состояния массива и наземных фунтовых сооружений методами сейсмической пространственно-временной томографии (СПВТ) и контроля параметров электромагнитной эмиссии пород, применение методов математической статистики при обработке экспериментальных данных.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Использование разработанных геофизических критериев оценки нарушенности пород (Ве, К) и метода сейсмической пространственно-временной томографии (СПВТ) оценки состояния массива, позволяет осуществлять районирование массива пород по категориям нарушенности.

2. На основе оценки блочности массива по частотному показателю Б спектра сейсмического сигнала, установлено, что в зоне влияния техногенных вибраций происходит ослабление структурных связей отдельных блоков пород, снижающее устойчивость массива, при этом наиболее опасным является диапазон частот 30-90 Гц, характерный для отдельных блоков пород размерами 1.5-4 м.

3. Применение сейсмотомографических измерений для оценки состояния грунтов в теле гидротехнических сооружений с использованием закономерностей изменения скоростей упругих волн, позволяет выполнять оперативный контроль степени их уплотнения, а по установленному градиенту изменения скоростей продольных волн в глубь плотин оценивается пространственное расположение границ водонасыщенных грунтов.

Научная новизна работы.

1. Обоснован комплекс критериев оценки степени нарушенное™ пород (Ве, К, Е), совместное использование которых при геофизическом мониторинге, позволяет учитывать не только геометрические параметры трещиноватости пород, но и качество межтрещинных контактов, что открывает возможность осуществлять районирование пород по категориям нарушенное™.

2. Разработаны методики оперативного сейсмотомографического контроля качества уплотнения грунтов и выявления пространственного расположения границ областей водонасыщенных грунтов в теле плотин гидротехнических сооружений, позволяющие оценивать состояние сооружений и возможность их безопасной эксплуатации.

3. На основе геомониторинга состояния массива методом СПВТ и изучения амплитудно-частотных характеристик вибраций техногенного происхождения, установлен наиболее опасный резонансный диапазон частот вибронагрузок 3090 Гц, характерный для крупноблочного, слабо-трещиноватого скального массива с размерами отдельных блоков 1.5-4 м.

Практическая значимость работы.

1. Разработанный и апробированный комплекс геофизических методов оценки состояния массива пород внедрен при проведении инженерно-геологических изысканий по трассе строящегося Юкспорского тоннеля №2 ОАО «Апатит» и оценке качества горно-проходческих работ при проходке тоннеля предприятием ФГУП УС-30.

2. На основе результатов геомониторинга состояния подземных сооружений подземной ГЭС-12 предприятия филиал «Кольский» ОАО «ТГК-1» разработаны и внедрены «Методические указания по приведению выработок ГЭС-12 в безопасное состояние», технологический регламент по выбору и организации крепления ослабленных участков выработок ГЭС, технологический регламент проведения обследования вибрационного режима вмещающего массива.

3. Для безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений на предприятиях филиал «Кольский» ОАО «ТГК-1», внедрена методика :ейсмотомографического пространственно-временного мониторинга (СПВТ) »стояния плотин и дамб в процессе их эксплуатации.

4. В процессе строительства Площадки длительного хранения радиоактивных отходов атомных подводных лодок (ПДХ РО АЛЛ) на предприятии ОАО «КоСам», на базе метода СПВТ, разработана и внедрена методика оценки качества уплотнения замещенного грунта в основании фундамента площадки.

5. Методика СПВТ включена в технологический регламент строительства защитной дамбы хвостохранилища «Олений ручей» ЗАО «Северо-западная фосфорная компания (СЗФК)».

Достоверность научных положений подтверждается большим объемом проанализированной и обобщенной исходной информации, комплексностью подхода к выбору методов мониторинга, удовлетворительной воспроизводимостью результатов натурных измерений, использованием современной цифровой измерительной аппаратуры и широкой апробацией результатов исследований в практике действующих предприятий.

Реализация работы. Научные результаты и разработанные автором методические рекомендации реализованы на предприятиях ФГУП УС-30, филиал «Кольский» ОАО «ТГК-1», РНЦ «Курчатовский институт», ОАО «КоСам», ЗАО «СЗФК», акты внедрения прилагаются (количество 10 шт.). Экономический эффект от внедрения метода СПВТ при инженерно-геологических изысканиях строительства Юкспорского тоннеля №2 (ФГУП УС-30), составил 10.5 млн. рублей на два километра тоннеля.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на технических советах производственных предприятий, на научных семинарах Горного института КНЦ РАН, на IX Всесоюзной конференции по механике горных пород., Исследования, прогноз и предотвращение горных ударов, г. Бишкек, окт. 1989г., на Международных конференциях Геомеханика в горном деле-96, Управление напряженно-деформированным состоянием массива скальных пород при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений, г. Екатеринбург, 1996, Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений, г. Санкт-Петербург, июнь 2001г., Инженерная геофизика, г. Геленджик, 2005г., Горное дело в Арктике, г. Апатиты, 2005г., на III международной научно-практической конференции Инженерная и рудная геофизика -2007, г. Геленджик, 23-27 апреля 2007г., на Зш Международной конференции геологов, геофизиков, Санкт-Петербург, 7-10 апреля, 2008 г., на Международной конференции «Международное сотрудничество по ликвидации ядерного наследия атомного флота СССР», Москва, 2008 г, на

XVIII Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика, г. Нижний Новгород, 29.09-03.10.2008г., на Международной конференции «Геофизические модели литосферы

Балтийского щита и его обрамления», Апатиты, 28-30 сентября 2009 г, на Международной конференции «Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов», 12-15 октября 2010г., на Международной конференции «Геомодель - 2011», Москва, 25-30 мая 2011 г.

Личный вклад автора состоит в проведении натурных и лабораторных измерений, в анализе и обобщении исходной информации, установлении основных закономерностей изменения скоростей и частот сейсмических волн в скальном массиве и грунтовых сооружениях, в разработке и совершенствовании методик электромагнитной эмиссии и сейсмической томографии в различных условиях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 научных работ, в том числе, 27 в изданиях рекомендованных ВАК, и 3 монографии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста, заключения, списка литературы из 93 наименований и содержит 201 страницу машинописного текста, 90 рисунков, 18 таблиц и приложения актов внедрения на 10 страницах.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д.т.н. Ю.А. Епимахову, а также сотрудникам Горного института КНЦ РАН д.т.н., Фокину В.А., и вед. технологу Кабееву Е.В., за оказанную методическую и практическую помощь в проведении теоретических и экспериментальных исследований. Особую благодарность автор приносит академику H.H. Мельникову и д.т.н. A.A. Козыреву за внимание, советы и консультации, которые способствовали написанию и завершению диссертации.

ЭСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Большой вклад в развитие теории и практики методического обеспечения ■еомониторинга состояния горных пород и грунтов геофизическими методами ^следований внесли Авербух А.Г., Бондарев В.И., Глушко В.Т., Гурвич И.И., "оряинов H.H., Каспарьян Э.В., Козырев A.A., Куксенко B.C., Курленя М.В., Сопгев В.И., Кочерян Г.Г., Левшин А.Л., Ловчиков A.B., Ляховицкий Ф.М., Ланжиков Б.Ц., Мансуров В.А., Миндель И.Г., Никитин В.Н., Опарин В.Н., Четкевич Г.И., Б.Ц. Ржевский В.В., Савич А.И., Шляхтер Е.С., Яланский A.A., 1мщиков B.C., Яковицкая Г.Е. и многие другие. Современное представление i6 организации геомеханического мониторинга состояния массива, на каждом групномасштабном объекте предполагает постановку и решение следующих основных задач:

- контроль напряженно-деформированного состояния (НДС) горного шссива в процессе проходки сооружений;

- выявление геологических нарушений, карстов и пустот;

- контроля зон нарушенное™, и упрочнения горных пород и грунтов в процессе строительства и эксплуатации объектов;

- изучение свойств (физико-механические и фильтрационные) и состояния (характер и степень трещиноватости, водоносность, напряженное состояние) массива горных пород;

- исследование динамических явлений (динамических ударов) при ведении горных работ.

Оперативный геомониторинг состояния массивов вмещающих БПС на стадии их возведения и при дальнейшей эксплуатации выполняется с использованием целого ряда известных геофизических натурных методов, каждый из которых, как было показано выше, может иметь различную физическую природу, и в состоянии решать свои узкие специальные задачи. В качестве методов оперативного контроля состояния приконтурного массива могут быть использованы все применяемые в настоящее время методы изучения массива, - визуальные наблюдения, ультразвуковой, реометрический, сейсмоакустический методы; различные виды рудничной геофизики (электрометрия, метод электромагнитной эмиссии, радиоактивные методы), метод разгрузки, различные датчики-деформометры (струнные, оптические, тензометрические и др.), фотопланиметрический метод, парные реперы и т.д.

Таким образом, выбор наиболее эффективного комплекса натурньїх методов, с учетом поставленных задач и особенностей влияющих на состояние массива природных и техногенных факторов является одной из задач выполняемых исследований.

Важной характеристикой состояния массива является его трещиноватость. Наряду с прочностью трещиноватость - главный критерий устойчивости породы, от которой зависит способ обделки и крепления тоннелей и горных выработок. При дроблении породы взрывом от трещиноватости зависит количество энергии, которую необходимо сообщить породе для ее разделения на блоки нужной величины, а следовательно, количество потребного взрывчатого вещества. Поэтому категорирование пород по трещиноватости является важной практической задачей. Существующие классификации и критерии оценки степени и категорий трещиноватости широко используются на практике. Например, по данным Междуведомственной комиссии по взрывному делу, породы по трещиноватости классифицированы на пять категорий. Задача сводится к нахождению оперативного способа и метода с критериями для ее определения. На сегодняшний день известны такие способы оценки трещиноватости, использующие установленные корреляционные соотношения трещиноватости с геофизическими характеристиками горньо пород. Например, акустический показатель трещиноватости, определяемы? сейсмоакустическими методами по соотношениям скоростей продольных волі

в образце породы и в массиве. Безусловно, этот показатель дает представление о степени трещиноватости массива. Однако, это представление это весьма условно, так как, например, при одной и той же степени трещиноватости пород массива (количество трещин на 1м), в зависимости от раскрытия трещин, от свойств и качества их заполнителя скорость продольной волны может меняться в значительном диапазоне и в результате получить неопределенность. Этот недостаток значительно ограничивает область применения сейсмических методов, в особенности, в режиме контроля состояния массива во времени. Такая неопределенность не позволяет также выполнять районирование массива пород по трещиноватости, позволяющее решать технологические задачи по оптимизации комплексов буро-взрывных работ и поддержания выработок на разных стадиях строительства БПС. Эта неопределенность преодолевается разработкой дополнительных критериев контроля, что требует совершенствования сейсмического метода натурных наблюдений. К недостаткам сейсмического метода при контроле состояния массива пород в классическом его применении по схемам просвечивания и профилирования следует отнести интегральность описания характеристик массива, распространяя его на всю базу измерений от источника до приемника сейсмической волны, обеспечивая низкое разрешение получаемых скоростных разрезов (до Юм и более), что явно не удовлетворяет современным требованиям геомониторинга состояния массива и требованиям горных инженеров. Совершенствование сейсмического метода для повышения детальности сейсмических разрезов связано с развитием направления сейсмической томографии.

Как направление, отечественная сейсмическая томография, как метод поисков и разведки, развивается в течение последних двадцати лет, начиная с работ Богданова М.С., Шляхтера Е.С., Карасика В.И., Ефимовой Е.А., Рудерман E.H. и Кьяртанссона Э. и др. Теоретические ее основы берут истоки в классических работах, посвященных полям времен, академика Пузырева H.H. хотя современный математический аппарат в большей степени опирается на преобразование Радона, лежащее в основе рентгеновских, магниторезонансных и ультразвуковых промышленных томографах, используемых ныне в самых различных прикладных областях.

Метод сейсмической томографии рассматривается как средство эффективного изучения земных недр в сейсмологии с помощью сейсмических волн применительно к самому широкому кругу геологических задач. Однако, наибольшая эффективность может быть обеспечена при изучении таких геологических объектов, размеры которых меньше базы наблюдений, или так называемых локальных неоднородностей (JIH) геологического разреза. С использованием результатов исследований Колонина А.Г., Романова М.Е.,

Николаева А.В., Дитмара П.Г., Рослова Ю. В., Яновской Т.Б. и других разработан целый ряд программных продуктов для томографической обработки сейсмических данных («Геотомо», «Р^ото», «Х-Томо» и др.).

Расширение области применения методов сейсмотомографических исследований для решения задач контроля состояния массивов пород и грунтовых сооружений является достаточно новьм развиваемым направлением. Интерпретация получаемых в сейсмотомографических разрезах распределений скоростей сейсмических волн при контроле динамики зон разуплотнения массива также нуждается в дополнительных критериях оценки.

Надежность оперативных геофизических методов при решении задач мониторинга состояния технически сложных объектов обеспечивается включением в комплекс методов мониторинга и прямых (опорных) методов измерений. Например, при контроле параметров нарушенной зоны вокруг выработок сейсмическим методом, для проверки проводят измерения мощности нарушенной зоны от контура выработки реометрическим методом (метод воздушных нагнетаний). На стадии поэтапного раскрытия сечения сооружения эти данные используются для оптимизации параметров крепления, паспортов БВР, оценки динамики параметров приконтурного массива в процессе проходки выработок. Использование прямых методов может носить локальный характер, но в ряде случаев, например, при возникновении необходимости контроля деформационных процессов по границам структурных блоков, отвечающих за устойчивость обнажений, необходима организация и долговременных наблюдений.

Адаптация методов горной геофизики для контроля состояния грунтовых ГТС также является одной из проблем геофизического мониторинга опасных и технически сложных объектов. Основными задачами натурных наблюдений являются: комплексное изучение основных показателей их работы, проверка соответствия этих показателей проектным значениям, критериям безопасности, и нормативным требованиям, объективная оценка . эксплуатационной надежности и безопасности сооружений. Для решения указанных задач гидротехнические сооружения оснащаются контрольно-измерительной аппаратурой (КИА). В проектах плотин 1-Ш классов соблюдение требований по установке КИА для проведения натурных наблюдений и исследований является обязательным. На плотинах IV класса инструментальные наблюдения проводятся при соответствующем обосновании. Следует отметить, что решение перечисленных эксплуатационных задач, может быть обеспечено только при кондиционности состояния самих грунтов, вмещающих сооружение, поэтому контроль состояния грунтов также является важнейшей задачей геомониторинга.

В составе контрольных натурных наблюдений на грунтовых плотинах должны проводиться систематические визуальные наблюдения с целью фиксирования различных дефектов, явлений и процессов, влияющих на надежность сооружения.

Натурные наблюдения должны быть систематическими и обладать высокой оперативностью получения информации. К числу основных традиционных методов и КИА при мониторинге состояния плотин, можно отнести следующие:

- КИА для контроля фильтрации (трубные пьезометры для наблюдения за положением поверхности депрессии, смотровые колодцы, канавы и пр.);

- КИА для измерения осадок и смещений плотины и основания (нивелирование по поверхностным высотным маркам, наблюдения за послойными осадками с помощью глубинных марок, деформометров типа ПЛПС-320);

- КИА для контроля напряженно-деформированного состояния плотины (деформометры ПЛПС).

Следует отметить, что используемая штатная КИА гидротехнических сооружений и сами методы определений, в основном, сосредоточены на локальных, точечных определениях и очень часто получаемая с их помощью информация является недостаточной для описания поведения всей плотины. Большинство КИА является встраиваемой в сооружение еще на стадии его строительства и любые выходы аппаратуры из строя, как по срокам службы, так и по техническим причинам, представляет собой трудную задачу по ее восстановлению. Например, простое заиливание, колиматация пьезометров, порой приводит к неверным показаниям и, как следствие, необходимости перебуривания пьзометрических скважин.

Грунтовые плотины ГТС являются протяженными сооружениями (до 1 км и более), а необходимость выявления локальных потенциально опасных по остойчивости участков внутри тела плотины, требует получения информации о состоянии всех ее участков.

Важной проблемой мониторинга состояния грунтов ГТС, обусловленной Требованиями строительных норм, является разработка методов оперативного сонтроля технологического уплотнения грунтов в процессе отсыпки. Сегодня фоблема решается использованием прямых методов отбора шурфов, )ыкапывания калиброванных котлованов, лабораторными определениями шотностей грунтов, что является довольно трудоемким и не в состоянии щенить фактические характеристики грунтов по всему сооружению, что шляется реальной задачей геофизических методов.

Таким образом, многолетний опыт эксплуатации гидротехнических юоружений свидетельствует о том, что мониторинг состояния грунтовых

плотин не должен ограничиваться возможностями регламентированных методов контроля и штатной аппаратурой. В этой связи, задача правильного выбора и использования наиболее оптимального для решения конкретных задач мониторинга метода является достаточно актуальной.

Как показывает практика эксплуатации сооружений из фунтовых материалов, наиболее частые нарушения связаны с фильтрационными и суффозионными процессами (повышение водопроницаемости вследствие образования трещин, растворения, оттаивания, суффозии, развитие провалов, воронок и т.п.). В этих случаях для организации мониторинга состояния сооружения привлекаются геофизические методы (электрометрические, сейсмоакустические, радиоизотопные).

На сегодняшний день, наиболее перспективным методом, позволяющим на больших базах оценивать состояние и физико-механические характеристики фунтов признан сейсмический метод. Относительно низкие значения скоростей продольных сейсмических волн в фунтах (0.2-2.0 км/с), создают предпосылки к снижению эффективных баз профилирования и просвечивания тела плотин, а значительный контраст с аналогичными скоростями скальных оснований плотин, позволяют надежно отслеживать протяженные фаницы. В то же время, совершенствование сейсмического метода для целей контроля фунтовых сооружений, связанное с повышением детальности сейсмических разрезов, разработкой критериев состояния вмещающих фунтов позволяющего выявлять зоны разуплотнения фунтов, является весьма актуальной задачей.

Общность проблем и требований предъявляемым к технически сложным объектам, ставят задачу разработки единого методического подхода к мониторингу их состояния. Учитывая это, при контроле таких важнейших показателей состояния как напряженно-деформированное состояние, физико-механические свойства, нарушенность пород, влагонасьпцение фунтов, возникает необходимость совершенствования геофизических методов и разработки комплекса критериев оценки. В связи с этим, необходим комплексный подход, при котором оцениваются изменения не по одному критерию, а по нескольким сразу.

Представленный обзорный анализ наглядно демонстрирует. проблемы и основные требования к методам контроля состояния БПС и фунтовых сооружений при организации геофизического мониторинга на объектах.

Основные результаты диссертационных исследований отражены в научных положениях, выносимых на защиту.

1. Использование разработанных геофизических критериев оценки нарушенности пород (Вет К) и метода сейсмической пространственно-временной томографии (СПВТ) оценки состояния массива, позволяет осуществлять районирование массива пород по категориям нарушенности.

Нарушенный массив характеризуется снижением своей удельной энергии по сравнению с монолитным. Если в качестве удельной (на единицу объема)

энергии породного массива принять величину еу = р-Ур2 (где р - массовая

плотность, кг-с2/м4, Ур - скорость продольной волны, м/с), то величина (<?к(отд) - еу )/еу будет характеризовать степень изменения удельной энергии

объема реального массива по сравнению с его монолитным состоянием. Учитывая, что плотность одних и тех же пород в условиях массива и в виде монолитной отдельности практически одинаковы, то указанная степень изменения может быть представлена геофизическим показателем нарушенности массива вида:

Ве={гр0/Ур1)2-1 (!)

где Ве - геофизический показатель нарушенности массива;

Уро, УР, - скорости продольных волн в монолитном и реальном нарушенном массиве, соответственно.

§ 0.6 в

...

♦ » ж

— т*~-1-1-1

аро 4|и 5 ра всо

Коэфф. гтрсжкц., Кпр, лги/ы иИ>1

'мс. 1. Результаты натурных определений проницаемости К„р геофизического показателя трещиноватости скального массива Ве.

Корреляция разработанного геофизического показателя Ве с фактической рещинной проницаемостью приконтурного массива пород, оцененной [рямыми наблюдениями реометрическим методом, как видно из приведенного рафика рис.1 (коэффициент корреляции составляет 0.71) свидетельствует об бъекгивности геофизического показателя.

Оценка категории нарушенности по геофизическому показателю Ве на рактике показала свою работоспособность. В то же время, как было помянуто ранее, рост количества трещин на 1 погонный, метр скального [ассива является не единственным фактором, снижающим скорости родольных волн в массиве. Учет изменения свойств заполнителя трещин при юниторинге состояния массива предлагается производить с использованием

параметра отношения скоростей (У5/Ур) в массиве, где У5 - скорость поперечной волны. Этот показатель характеризует коэффициент Пуассона среды ц, являющийся характеристикой состояния и деформируемости среды. Анализ экспериментальных данных позволил установить, что в целом при формировании физических свойств нарушенных горных пород повышенной трещиноватости коэффициент Пуассона существенно повышается, качестве примера на рис. 2 приведен график изменения коэффициента р. и отношения ц/цо, где Ц] и Цо - коэффициенты Пуассона в нарушенном и сохранном массивах, соответственно, от скорости продольной волны. Из приведенного графика видно, что в нарушенных массивах (в области низких значений скоростей Ур, кривая 2) коэффициент Пуассона может в 1.5 раза превышать аналогичный для сохранного массива.

Рис. 2. Изменчивость коэффициента Пуассона (1) и отношения [х/цо (2) от скорости продольной волны.

Таким образом, использование двух предложенных геофизических критериев оценки состояния массива Ве и я К =, позволяет оценивать

нарушенность массива и устанавливать причины снижения его устойчивости: или ввиду роста удельной трещиноватости, или ввиду изменения свойств заполнителя трещин. Это имеет большое практическое значение при назначении технологических укрепительных мероприятий для обеспечения необходимой устойчивости массива пород. -Номограмма оценки категории нарушенное™ массива, построенная по аналогии с классификацией по трещиноватости, получена на обширном экспериментальном материале скальных массивов Кольского полуострова и Южного Урала, приведена на рис.

К Ве

Ве К

1 Чрезв. наруш. Контакты сильно ослаблены

1.4 4.0 обводнены

3.0- Сильно наруш. Контакты

ослаблены заполнителем

1.2 2.0. III Средненаруш.

1.0

IV Спабонаруш сохранные

1.0 V

2.5 3.5 4.5"---5 1...............: Г Напряженный

Скорость. Ур|, км/с — Уро=5 70км/с — Уро=4.20км/с----Уро=6.50км/с

Рис. 3. Номограмма оценки категории нарушенности массива по комплексному геофизическому показателю

3. Иллюстрация возможностей предложенных критериев при диагностике динамики состояния, выраженной тремя причинами: ростом количества

трещин на метр (категории трещиноватости), ослаблением сцепления межтрещинных контактов при стабильной трещиноватости массива (снижение прочностных свойств заполнителя трещин) и консолидацией трещин, упрочнением массива (смыкание трещин по действием напряжений) по трендам геофизических показателей в процессе мониторинга демонстрируется таблицей 1.

Таблиъ(а 1.

Оценка причин динамики состояния массива пород по изменениям ^гас!) _ геофизических показателей нарушенности

Геофизические показатели нарушенности массива Вероятные причины динамики состояния массива пород

Ве К Рост трещиноватости массива Снижение прочности межтрещинных контактов Консолидация массива

Тгепс! (Ве)> 0 Тгепс! К=0 + - -

Тгепс! (Ве) > 0 Тгепс! К> 0 + +

Тгепс! (Ве) = 0 Тгепс! К> 0 - +

Тгепс! (Ве) < 0 Тгепс! К = 0 - - +

Тгепс! (Ве) < 0 Тгепс! К<0 - - +

Определяемые в натурных условиях геофизические показатели Ве и вполне приемлемы и для оценки устойчивости массива пород на основе г взаимосвязи с известными показателями трещиноватости пород.

Повышение детальности сейсмических разрезов достигает« использованием принципов сейсмической томографии. Наиболее час] используемый тип данных - относительные задержки сейсмической волны обследуемой среде. На этом принципе и строится разработанная методш структурной пространственно-временной томографии (СПВТ) скально] массива и грунтовых гидро-технических сооружений. Использ} разработанные геофизические показатели нарушенности массива Ве и I современную цифровую многоканальную сейсмоаппаратуру, а такя известные на сегодня и хорошо себя зарекомендовавшие пакеты програм томографической обработки сейсмических данных «РиБкипо», «Х-Томо методика СПВТ позволяет выполнять районирование массива по категория нарушенности, а также прослеживать их динамику состояния во времени ш под воздействием различных факторов. В действующей версии «Х-Томс рассматриваются либо проходящие рефрагированные волны, либо вторичнь волны, порожденные сейсмическими горизонтами: отраженные и головные.

Рис. 4. Схема измерительного полигона (фрагмент уступа).

В качестве иллюстрации возможностей выявления контрастнь нарушенных зон в скальном массиве и районирования массива по категория нарушенности по геофизическому показателю нарушенности Ве приведен результаты сейсмотомографического контроля участка борта железорудно] карьера Ковдорского ГоКа. Категории нарушенности массива оценивались щ

отработке паспортов буро-взрывных работ при постановке вертикальных бортов карьера.

Натурные измерения методом сейсмической томографии (с использованием 24-канальной цифровой сейсмостанции «Мс5е1з-160») были выполнены на одном из уступов карьера. Схема измерительного полигона длиной 44 м показана на рис. 4. На породном уступе размещены 12 сейсмоприемников с шагом 4 м, три сейсмоприемника помещены в забои скважин №1 глубиной 14.5 м, №2 глубиной 17.5 м и №3 глубиной 17.5 м (скважины были заполнены водой). Возбуждение сейсмической волны осуществлялось ударным способом. В результате кинематического моделирования с использованием пакета программ «Х-Томо» рассчитана оптимальная синтетическая скоростная модель участка массива - слоистая среда с линейным изменением скорости в каждом слое. Томограмма распределения геофизического показателя нарушенное™ Вс, рассчитанного рпо соотношению (1), приведена на рис. 5.

Кнар.

г, о

-5 -10 -15

1 V

... 1 -' 1. 1 1 / I 1 И 1 " - А-1 ' 1

Л«;' 1 - 0.07

- í 1 \

... .':. .* ' - ! ' : , - »V- - Ч 1 .•.,..; 1 : . .„■ .. — 1.2

1 III

: ; — 2.7

1 II

' 5 ' 10 15 20 25' 30 35 Х,м 40 I 4.8

Ве

Рис.5. Категорирование участка массива по степени нарушенности по геофизическому показателю Ве

Как видно из рисунка, в приповерхностной зоне отчетливо наблюдается зона интенсивно разрушенной породы (I категория нарушенности) мощностью 1.5 - 3.5 м, причем местами полностью отражающая схему размещения отбойных скважин. С учетом зоны, соответствующей II категории по трещиноватости, общая глубина приповерхностного слоя интенсивно разрушенных пород составляет от 2.0-2.5 до 3.5-4.0 м. Полученные данные хорошо согласуются с данными приповерхностного натурного обследования реометрическим методом.

2. На основе оценки блочности массива по частотному показателю Р спектра сейсмического сигнала, установлено, что в зоне влияния техногенных вибраций происходит ослабление структурных связей отдельных блоков пород, снижающее устойчивость массива, при этом наиболее опасным является диапазон частот 30-90 Гц, характерный для отдельных блоков пород размерами 1.5-4 м.

Установленная взаимосвязь поперечных размеров структурных отдельностей массива с частотами их собственных колебаний расширяет возможности методики оценки нарушенное™ массива. Частота собственных колебаний твердого объекта, обладающего упругими свойствами, обратно пропорциональна его поперечному размеру ~ 1/Ь). Тогда, теоретически, более мелкая отдельность породы (блок) обладает более высокой частотой собственных колебаний, и наоборот. Это и отражается в форме частотных спектров упругих колебаний сейсмической волны при прохождении через скальный массив.

Амплитуда смещения породной отдельности при динамическом воздействии и частота воздействия связаны известным соотношением:

/ _ ^2)

= исм1П1)А ■ f '

где А, - расчетная амплитуда колебаний породного блока от нормальной нагрузки при частоте сигнала Г;, мм;

исмещл - скорость смещения породного блока в частотном спектре f ; , мм/с.

Для динамических нагрузок относительная деформация а блока может быть выражена, как:

^ смещ.

(3)

где Ур - скорость распространения продольной волны в породе, м/сек.

Тогда, выражение для линейного размера блока Ь„ определяемого как

Ь, =/1,/е в функции частоты, составит:

0.5-Гр. (4)

А —-'

2ж-Г,

Анализ графиков данной зависимости для различных по свойствам пород массивов рис. 6 демонстрирует возможность оценки размера блока массива исходя из частоты его собственных колебаний, что в свою очередь, дает возможность мониторинга устойчивости состояния приконтурного массива при длительных динамических воздействиях.

Оценка размера деформируемого блока породы для охайного массива, м

Частота, Гц

—■—\/р=2000 м/с —*—\/р=3500 м/с —•—\/р=5000м/с

5ис. 6. Расчетные величины размера породного блока в зависимости от частоты вынужденного вибровоздействия и свойств среды.

Собранный маса» | Рост степени трещнновгюеш

5ие. 7. Амплитудно-частотная характеристика прошедшего через массив сигнала

Сохранный массив, или массив с плотной «упаковкой» и хорошим сачеством межтрещинных контактов отдельных блоков («звенящий» при даре), как показывает опыт, будет характеризоваться широким спектром солебаний, в том числе и в области высоких частот.

При оценке относительной трещиноватости массива с использованием частотных спектров сейсмических колебаний прошедших через массив, рис. 7 при широкополосном воздействии, например при единичном ударном воздействии, информативными показателями являются:

- преобладающая (опорная) частота спектра (пик АЧХ с наибольшей амплитудой), принимаемого сигнала Эта частота характерна для наиболее сохранных, крупноблочных участков массива, преобладающих на базе измерений;

- коэффициент Б, характеризующий рост частот спектра при росте степени трещиноватости и снижении качества контактов, Б = где частота, соответствующая последедующему регистрируемому пиковому значению сигнала, вплоть до

Накопленный опыт контроля позволяет ранжировать массив по показателю Б по трем категориям: Р = 1-1.5 - сохранный, слаботрещиноватый массив; Б = 1.6-1.9 - среднетрещиноватый массив; Б > 2.0 - сильнотрещиноватый массив.

Исследованиями влияния вынуждающих динамических вибронагрузок на состояния вмещающегл массива машинного зала подземной Верхне-Туломской ГЭС ОАО «ТГК-1», по геофизическим критериям В, и К методом СПВТ установлен рост нарушенности массива в ближней зоне влияния вибраций. Он проявился в ослаблении межблоковых связей и снижении устойчивости массива с категории «устойчивый» до категории «средней устойчивости». Амплитудно-частотные характеристики вибраций в стенках машинного зала и частоты собственных колебаний отдельностей массива по данным выполненный измерений на двух разных участках представлены на рис. .

Как видно из полученных данных, рис. 8, вынужденные колебания блоков (а, б) в точках 1 и 5 фиксируются с преобладающими частотами 38 Гц и 100 Гц, соответственно. Эти частоты близки по величинам частотам собственных колебаний этих блоков, рис.8 в, г. Возникающие резонансные явления, даже при достаточно малых амплитудах смещений блоков, создают негативные явления от вынужденных колебаний породных блоков по их границам, снижают жесткость их закрепления в массиве с опасностью возникновения зон разуплотнений внутри массива и даже потери устойчивости на обнажениях выработок, тем более, что границы _ блоков в массиве представлены, в основном, трещинами отрыва. Снижение устойчивости массива на данных участках машинного зала подтверждены также длительным деформационным мониторигом по границам структурных нарушений массива. Размеры отдельностей массива, в наибольшей степени подверженные влиянию вибронагрузок машинного зала, согласно рис. 8 и результатам непосредственных замеров блоков в массиве пород составляют 1.5-4м.

а).

б).

0.02-----

0 20 40 60

100 120 140

в).

г).

100 120 140 160 Частота, Гц

Рис. 8. Контроль параметров вынуждающих вибронагрузок (а), (б) при работающих гидроагрегатах и собственных колебаний отдельных блоков породы (в), (г) при отключенных гидроагрегатах в точках 1 (блок 3.0x2.5x0.8 м) и 5 (блок 1.0x1.0x0.5 м).

3. Применение сейсмотомографических измерений для оценки состояния рунтов в теле гидротехнических сооружений с использованием акономерностей изменения скоростей упругих волн, позволяет выполнять оперативный контроль степени их уплотнения, а по установленному градиенту вменения скоростей продольных волн в глубь плотин оценивается іространственное расположение границ водонасыщенных грунтов.

Особенности использования метода СПВТ для оценки состояния грунтов їлотин гидротехнических сооружений определяются существенными іазличиями свойств грунтов от аналогичных характеристик скальных пород. •Это, в первую очередь, различия закономерностей изменения скоростей тіругих волн под действием различных факторов. Ключевой зависимостью при юнтроле состояния грунтовых плотин является зависимость, представленная іа рис.9. Рост скорости продольных сейсмических волн с глубиной от гребня

плотины к основанию обусловлен смыканием пор с ростом уплотнения грунта под собственным весом и под действием технологии уплотнения при возведении.

!в >5 о

и о

е-

6 о си о

Гр<б<ш> _^ Основание

Глубина от гребкх пдоппш

Рас. 9. Характер изменения скорости продольной волны в глубь грунтовой плотины

На основе использования метода СПВТ предложена оперативная методика оценки уплотнения грунтов в технологическом цикле строительства гидротехнических сооружений. Контроль проектных величин коэффициента уплотнения ш выполняется по анализу фактических скоростей сейсмических продольных и поперечных волн в разрезах (скоростных томограммах) сооружений, согласно выражению:

-(V а (5)

/ а'п.х у ртах

где р^ Рпи*- текущее и максимально достижимое при технологии значения плотности сухого грунта; Ур „и*- текущее и максимальное значения скоростей продольной волны в грунте; р - эмпирический коэффициент, определяемый из лабораторных испытаний вмещающих грунтов.

Величины максимально достижимых значений плотностей грунта и скорости Ур тах в методике определяются аналитико-экспериментальным методом, исходя из минимальной пористости грунта и, в обязательном порядке, проверяются измерениями на специально оборудованном эталонном по уплотнению блоке грунта. Влияние увлажнения грунтов на распределения скоростей сейсмических волн на томограммах учитывается по соотношению скоростей поперечной и продольной волн у5/ур, определяющих коэффициент Пуассона грунтов. По экспериментальным данным для каменно-грунтовых

юружений разработана классификация грунтов по увлажнению, исходя из зедложенных показателей, рис. 10.

I п ш

0.4

Отношение Vs/Vp

I - водонасыщенные грунты

II - грунты увлажненные, плотные

III - грунты плотные, естественной влажности, W=7-10%

ис. 10. Классификация грунтов по увлажненности

Степень увлажнения грунтов может быть оценена представляя грунт »ехкомпонентной средой (твердая, жидкая и газообразная компоненты, (ответственно, объемным содержанием Oj , «ж и Or). Учитывая, что основным мпоненгом насыпных грунтовых плотин является твердый компонент, )торый можно идентифицировать с определенным типом породы, тределяется Ojan = аж + с^ исходя из соотношения:

«зап=1-

Р„<э*

<(э™)

= i_(fk)/»; (6)

Р V

ГП ' П

где Рп(экв)., Рп - эквивалентная плотность грунта, определяемая по >мограмме измеренных скоростей продольных волн в грунте и плотность (ердой компоненты грунта (породы), соответственно; Ур0, Уп - то же для ;оростей продольных волн.

Увлажнение грунтов способствует росту скоростного градиента (кривая 1 1С. 9). Водонасыщение грунтов определяет довольно четкую границу, •деляюшую область аэрации от области водонасыщения, выражающейся в шичии точки перегиба кривой рис.9. При этом наблюдается резкое >зрастание скорости упругих сейсмических волн. Для плотин Кольского шуострова величина градиента скорости продольной волны на границе

депрессии в теле плотины составляет 60-65%. Для идентификации и построения границы депрессии плотин, исходя из полученных данных, разработана компьютерная программа построения границ на томограммах скоростей сейсмических волн в теле плотины. На рис.11 приведен пример реализации программы для плотины ГЭС-3.

Используя разработанную методику оценки состояния грунтов гидротехнических сооружений по корреляционным соотношениям «плотность грунта - скорость сейсмической волны», появилась возможность сопоставления важнейших характеристик вмещающих грунтов сооружений, определяющих их состояние.

Рис.11. Томограммы скоростей Ур в теле плотины ГЭС-3 по трем продольным профилям плотины

На рис.12 приведены данные по оценке средневзвешенных значений плотностей грунтов для семи плотин Кольского полуострова по результатам мониторинга методом СПВТ, имеющие большое практическое значение при планировании профилактических работ по укреплению плотин.

-Wcp, г/си3

номер плотины

Рас. 12. Результаты мониторинга состояния грунтовых плотин Кольского полуострова:!. Териберская ГЭС, №=1.75 г/см3; 2. ГЭС-3 (р.Нива), №=1.81 г/см3; 3. Пиренгская ГЭС, №=1.78 г/см3; 4. Кумекая ГЭС, №=1.81 г/см3; 5. ГЭС-2 (р.Нива), №=1.75 г/см3; 6. ГЭС-10 (р.Иова), №=1.82 г/см3; 7. ГЭС-11 (п.Зеленоборск), №=1.85 г/см3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является квалификационной научной работой, в которой решается задача развития методических основ мониторинга состояния при строительстве и эксплуатации большепролетных подземных сооружений и объектов гидроэнергетики. Основные научные выводы и практические результаты заключаются в следующем:

1. Для решения задач геомеханического мониторинга состояния массива методом СПВТ, разработаны критерии оценки нарушенное™ пород (Ве, К, F), совместное использование которых учитывает не только трещиноватость пород, но и качество межтрещинных контактов. Это позволяет осуществлять районирование пород массива по категориям нарушенности с установлением адекватных причин изменения состояния массива и принимать эффективные технологические решения по его укреплению.

2. Предложенный комплекс методов геомеханического мониторинга состояния массива большепролетных подземных сооружений, включающий метод СПВТ, реометрический метод, метод контроля деформаций массива, внедрен на объектах ФГУП УС-30 и ОАО «ТГК-1».

3. Адаптированная к условиям грунтовых ITC, методика сейсмической томографии (СПВТ), позволяет эффективно выявлять зоны разуплотнения, намокания грунтов, снижая вероятность возникновения аварийных ситуаций на ГТС. Результаты геомеханического мониторинга состояния грунтовых плотин Кольского полуострова использованы при составлении деклараций безопасности пиротехнических объектов и разработке технологических мероприятий по их ремонту.

4. Разработана методика оперативного контроля качества уплотнения грунтов сейсмотомографическим методом. Методика внедрена в

технологический регламент строительства открытой площадки длительного хранения отработанных реакторов атомных подводных лодок в Сайда-Губе на побережье Баренцева моря, дамб хвостохранйлищ ОАО «Апатит» и Горнообогатительного комбината «Олений ручей».

5. В результате геомеханического мониторинга состояния подземных сооружений Верхне-Тупомской ГЭС методами СПВТ, путем контроля деформаций и конвергенции БПС, установлено, что длительное воздействие техногенных вибронагрузок на приконтурный массив, совместно с воздействием процессов выветривания, ослабляя межблоковые связи массива, снижает его устойчивость. Установлены размеры структурных блоков, в наибольшей степени подверженные влиянию вибронагрузок. Для ослабленных участков массива, на основе результатов мониторинга, разработаны и внедрены технологические регламенты по их укреплению.

6. По результатам внедрения результатов исследований, получено 9 актов внедрения на предприятиях ФГУП УС-30, филиал «Кольский» ОАО «ТГК-1», РНЦ «Курчатовский институт», ОАО «КоСам»,ЗАО «СЗФК». Экономический эффект составил 10.5 млн. рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Мельников H.H., Ешшахов Ю.А., Абрамов H.H. Научные основы интенсификации возведения большепролетных подземных сооружений в скальном массиве, - Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2008, -226с.

2. Гущин В.В., Епимахов Ю.А., Абрамов H.H. и др. Скоростное строительство подземных комплексов в скальных массивах,- Апатиты, 1992, 146с.

3. Фокин В.А., Абрамов H.H., Кабеев Е.В. Инструментальное изучние глубины техногенных нарушений при скважинной отбойке горных пород на карьерах. Горный журнал, №2,2004, с.49-51.

4. Епимахов Ю.А., Абрамов H.H.,., Кабеев Е.В., Антипов А.Г. Опыт эксплуатации подземного водонапорного тоннеля Верхне-Териберской ГЭС., Гидротехническое строительство, №8, 2003, с 16-19.

5. Епимахов Ю.А., Абрамов H.H., Кабеев Е.В., Оценка устойчивости подземных гидротехнических тоннелей Борисоглебской ГЭС, Гидротехническое строительство, №9,2006, с.16-18.

6. Фокин В.А., Абрамов H.H., Кабеев Е.В., Антипов А.Г. Интерпретация данных сейсмической томографии с целью определения поверхности депрессии грунтовых плотин. Гидротехническое строительство, №7, 2002, с.37-39.

7. Фокин В.А., Абрамов H.H., Кабеев Е.В. Методика обработки данных ¡йсмической томографии грунтовых плотин, Гидротехническое гроительство, № 4,2003, с. 9-11.

8. Абрамов H.H., Кабеев Е.В., Антипов А.Г. Использование метода :йсмической томографии при мониторинге состояния грунтовых плотин, идротехническое строительство, № 9,2001,с.34-38.

9. Абрамов H.H., Кабеев Е.В. Методическое обеспечение работ по оценке )стояния грунтовых плотин Кольского полуострова, Гидротехническое гроительство, №8,2004, с.7-11.

10. Абрамов H.H., Кабеев Е.В., Снежкова Е.Е. Геофизические методы ошпоринга намывных хвостохранилиц в ОАО «Апатит», Горный журнал, № 1, )06, с. 74-77.

11. Абрамов H.H., Снежкова Е.Е. Сейсмотомографическое изучение внутренней руктуры дамбы хвосгохранилища ОАО «Апатит», Горный журнал, №12,2007, с. М2.

12. Абрамов H.H. Опыт оценки качества уплотнения насыпных грунтов »физическими методами. Гидротехническое строительство, № 3,2008, с. 39-41.

13. Конухин В.П., Абрамов H.H. Геофизический контроль при создании элговременного хранилища реакторных отсеков в Арктике, Известия РАН, нергетика, №6, 2009, с. 110-120.

14. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Влияние эксплуатационных факторов ЭС на состояние вмещающего массива гидротехнических тоннелей, идротехническое строительство, №1, 2010, с.14-18.

15. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Оценка состояния массива пород эльшепролетных подземных сооружений в процессе их длительной ссплуатации. Вестник МГТУ, т. 12, №4, г. Мурманск, 2009 г., с. 591-596.

16. Абрамов H.H., Кабеев Е.В. К вопросу об интерпретации результатов етода сейсмической томографии при мониторинге скальных массивов, орный информационно-аналитический бюллетень., №8,2002, с.103-106.

17. Абрамов H.H. Использование методов сейсморазведки при оценке 1чества уплотнения насыпных грунтов. Технологии сейсморазведки, Москва, ь 2,2009, с. 109-112.

18. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Сейсмический контроль состояния эдземных гидротехнических сооружений, Технология сейсморазведки, № 3, 310, с. 95-99.

19. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Геофизический мониторинг при гроительстве и эксплуатации объектов горно-промышленного комплекса и здроэнергетики. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2010.- 177 с.

20. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Савельев В.В. Роль эксплуатационньг факторов в формировании состояния скального массива болынепролетны подземных сооружений, Горный журнал, №9,2010, с. 63-67.

21. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Подход к оценке состояни. гидротехнических тоннелей в процессе их эксплуатации. Горный инф.,-анал. бюл., №10,2010, с. 169-176.

22. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Кабеев Е.В., Антипов А.Г. Результат! натурного обследования водонапорного тоннеля Верхне-Териберской ГЭС в процессе его длительной эксплуатации. Горный информационно-аналитический бюллетень, №4, М., 2003, с.40-42.

23. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Ткаченко А.П., Савельев В.В., Клевакин И.А. Организация геофизического мониторинга состояния подземных сооружениГ Верхне-Туломской ГЭС. Гидротехническое строительство, №8,2011, с.10-15.

24. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Геофизический контроль состояния подземных сооружений, Горный инф.,-анал. бюл., №9, 2011, с.186-193.

25. Конухин В.П., Абрамов H.H., Геофизические исследования грунтов в основании пункта долговременного хранения реакторных отсеков утилизируемых атомных подводных лодок (АПЛ) в Сайда-Губе, Горный инф.,-анал. бюл., №9, 2011, с. 211-223.

26. Абрамчук В.П., Педчик А.Ю., Додонов Г.В., Баранов Н.В., Епимахов Ю.А., Фокин В.А., Абрамов H.H. Совершенствование буровзрывных работ при проходке большепролетных подземных сооружений. Апатиты, изд. КНЦ РАН, 1999г., 229с.

27. Абрамов H.H. Использование методов сейсморазведки при оценке качества уплотнения насыпных грунтов. Технологии сейсморазведки, Москва, №2,2009, с. 109-112.

28. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Педчик А.Ю. Геомеханические аспекты при научном сопровождении строительства подземных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях., Горный инф.,-анал. бюлл., №2, 2012, с. 238-246.

29. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Кабеев Е.В., Антипов А.Г. Опыт эксплуатации Верхне-Туломской ГЭС подземного размещения. Гидротехническое строительство, №5, 2004, с 11-14.

30. Епимахов Ю.А., Абрамов H.H., Кабеев Е.В., Антипов А .Г. Натурное обследование комплекса подземных сооружений Верхне-Туломской ГЭС, Горный инф.,-анал. бюлл., №2, с.82-84, 2005.

Автореферат

АБРАМОВ Николай Николаевич

РАЗВИТИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ БОЛЬШЕПРОЛЁТНЫХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ОБЪЕКТОВ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

Технический редактор В.И. Бондаренко

Подписано к печати 24.09.2012 Формат бумаги 60x84 1/8.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Т1тез/Суп1Нс Усл. печ. л. 3.49. Заказ № 39. Тираж 100 экз.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Кольский научный центр Российской академии наук 184209, Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, 14

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Абрамов, Николай Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. Состояние вопроса, постановка задач исследований. п

1.1. Инженерно-геологические особенности строительства и эксплуатации большепролетных подземных сооружений грунтовых гидротехнических сооружений.

1.2. Физические основы и классификация геофизических методов геоконтроля.

1.3. Проблемы геомониторинга состояния скального массива большепролетных подземных сооружений и грунтовых гидротехнических сооружений гидротехнических сооружений.

1.4. Задачи исследований.

2. Разработка методик районирования пород по степени нарушенности массивов и оперативного контроля качества степени уплотнения грунтов.

2.1. Выбор рационального комплекса методов мониторинга состояния подземных сооружений.

2.2. Совершенствование геофизических методов для выявления структурных неоднородностей массива скальных пород.

2.3. Методика сейсмической пространственно-временной томографии (СПВТ) и условия ее применения.

2.4. Адаптация методики СПВТ для оценки состояния грунтов плотин гидротехнических сооружений.

2.5. Разработка методики контроля качества уплотнения замещенных грунтов в основаниях гидротехнических сооружений.

2.6. Выводы по главе 2.

3. Опытно-промышленная апробация методов мониторинга состояния массива при строительстве и эксплуатации большепролетных подземных сооружений.

3.1. Результаты мониторинга состояния массива горных пород вмещающего большепролетные подземные сооружения на объектах Федерального предприятия «Управление строительством №30».

3.2. Обследование гидротехнических тоннелей Борисоглебской и Верхне - Териберской ГЭС филиала «Кольский» ОАО «Территориальногенерирующей компании-1».

3.3. Мониторинг состояния подземных сооружений Верхне - Ту-ломской ГЭС филиала «Кольский» ОАО ««Территориально-генерирующей компании-1».

3.4. Выводы по главе 3.

4. Исследование состояния грунтовых гидротехнических сооружений методом сейсмической пространственно-временной томографии.

4.1. Результаты использования геомониторинга состояния грунтов гидротехнических насыпных плотин Кольского полуострова (Россия).

4.2. Использование метода СПВТ при мониторинге состояния грунтов дамб намывных хвостохранилищ обогатительного производства ОАО «Апатит».

4.3. Внедрение метода сейсмической томографии для контроля уплотнения насыпных грунтов в процессе строительства.

4.4. Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Развитие методических основ мониторинга состояния массива горных пород при строительстве и эксплуатации большепролетных подземных сооружений и объектов гидроэнергетики"

Большепролетные подземные сооружения (БПС) различного назначения и грунтовые гидротехнические сооружения (ГТС), относятся к числу особо опасных и технически сложных объектов, представляющих собой единые системы из множества различных по размерам, назначению и срокам эксплуатации объектам, например, гидротехнических подводящих и отводящих поземных тоннелей, машинных залов, щитовых галерей, грунтовых плотин, размещаемых на скальных основаниях и прочих сооружений. Проблема обеспечения безопасной и безаварийной работы для этих объектов является весьма актуальной.

Мониторинг геомеханического состояния (геомониторинг) массивов вмещающих БПС на стадии их возведения и при дальнейшей эксплуатации выполняется с использованием целого ряда известных методов, каждый из которых, имеет различную физическую природу, и в состоянии решать свои узкие специальные задачи. Оперативный контроль состояния массива осуществляется, в основном, геофизическими методами.

Несмотря на неоспоримые достоинства геофизических методов - технологичность и оперативность, к числу их недостатков следует отнести косвенный, вероятностный характер выполняемых оценок, основанный на тесноте корреляционных связей физико-механических характеристик пород и грунтов с параметрами контролируемых геофизических полей и их многофакторность. Отсюда и трудности в интерпретации получаемых результатов и, как следствие, появление неоднозначности и снижение достоверности. Например, изменение степени трещиноватости пород массива, оцениваемое по изменению одного показателя - скорости продольных сейсмических волн в массиве, может быть ошибочным, так как наряду с трещиноватостью на величину скорости точно также влияет, например, и изменчивость со временем состояния заполнителя трещин (степень увлажнения, разрыхления и пр).

Мониторинг состояния грунтовых ГТС (плотины, дамбы) осуществляется, в основном, с использованием штатной контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), встраиваемой в тело сооружений еще на стадии строительства, и поэтому имеет локальный характер, не обеспечивая получения необходимой полноты информации об изменениях состояния объекта в целом.

Общность проблем и требований предъявляемым к технически сложным объектам, ставят задачу разработки единого методического подхода к мониторингу их состояния. Учитывая это, при контроле таких важнейших показателей как напряженно-деформированное состояние, физико-механические свойства, нарушенность пород, уплотнение и влагонасыщение грунтов, возникает необходимость совершенствования геофизических методов и разработки комплекса критериев оценки. При этом, очевидно, целесообразен комплексный подход, при котором возможны оценки изменений параметров контролируемых объектов не по одному критерию, а по нескольким сразу.

Надежность применения оперативных геофизических методов при решении задач мониторинга состояния технически сложных объектов обеспечивается включением в комплекс методов мониторинга и прямых (опорных) методов измерений. Использование этих методов может носить локальный характер, но в ряде случаев, необходима организация и долговременных наблюдений, например, контроль деформационных процессов по границам структурных блоков, отвечающих за устойчивость обнажений.

Таким образом, выбор оптимального комплекса методов геофизического мониторинга, совершенствование критериев оценки геомеханического состояния сложных многофункциональных объектов имеет большое практическое значение и является актуальной научной задачей.

Цель работы заключается в развитии методических основ контроля состояния скальных и грунтовых массивов для повышения безопасности строительства и эксплуатации большепролетных подземных сооружений и объектов гидроэнергетики.

Задачи исследований.

2. Разработка комплекса критериев оценки степени нарушенности пород, вмещающих подземные сооружения для районирования массива.

Методика исследований. При выполнении данной работы использовался комплексный метод, включающий анализ отечественного и зарубежного опыта развития методов контроля геомеханического состояния скального массива и грунтовых сооружений, проведение измерений параметров нарушенной зоны приконтурного массива, инструментальный контроль фактических вибронагрузок в массиве, мониторинг состояния массива и наземных грунтовых сооружений методами сейсмической пространственно-временной томографии (СПВТ) и контроля параметров электромагнитной эмиссии пород, применение методов математической статистики при обработке экспериментальных данных.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Использование разработанных геофизических критериев оценки нарушенности пород (Ве, К) и метода сейсмической пространственновременной томографии (СПВТ) оценки состояния массива, позволяет осуществлять районирование массива пород по категориям нарушенное™.

Научная новизна работы.

1. Обоснован комплекс критериев оценки степени нарушенности пород (Ве, К, Б), совместное использование которых при геофизическом мониторинге, позволяет учитывать не только геометрические параметры трещи-новатости пород, но и качество межтрещинных контактов, что открывает возможность осуществлять районирование пород по категориям нарушенности.

3. На основе геомониторинга состояния массива методом СПВТ и изучения амплитудно-частотных характеристик вибраций техногенного происхождения, установлен наиболее опасный резонансный диапазон частот вибронагрузок 30-90 Гц, характерный для крупноблочного, слабо-трещиноватого скального массива с размерами отдельных блоков 1.5-4 м.

Практическая значимость работы.

3. Для безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений на предприятиях филиал «Кольский» ОАО «ТГК-1», внедрена методика сейсмо-томографического пространственно-временного мониторинга (СПВТ) состояния плотин и дамб в процессе их эксплуатации.

4. В процессе строительства Площадки длительного хранения радиоактивных отходов атомных подводных лодок (ПДХ РО АПЛ) на предприятии ОАО «КоСам», на базе метода СПВТ, разработана и внедрена методика оценки качества уплотнения замещенного грунта в основании фундамента площадки.

5. Методика СПВТ включена в технологический регламент строительства защитной дамбы хвостохранилища «Олений ручей» ЗАО «Северозападная фосфорная компания (СЗФК)». .

Реализация работы. Научные результаты и разработанные автором методические рекомендации реализованы на предприятиях ФГУП УС-30, филиал «Кольский» ОАО «ТГК-1», РНЦ «Курчатовский институт», ОАО «КоСам»,ЗАО «СЗФК», акты внедрения прилагаются (количество 9 шт.). Экономический эффект от внедрения метода СПВТ при инженерно-геологических изысканиях строительства Юкспорского тоннеля №2 (ФГУП УС-30), обусловленный сокращением объемов разведочного бурения скважин, составил 10.5 млн. рублей на два километра тоннеля.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на технических советах производственных предприятий, на научных семинарах Горного института КНЦ РАН, на IX Всесоюзной конференции по механике горных пород., Исследования, прогноз и предотвращение горных ударов, г. Бишкек, окт. 1989г., на Международных конференциях Геомеханика в горном деле-96, Управление напряженно-деформированным состоянием массива скальных пород при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений, г. Екатеринбург, 1996, Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений, г. Санкт-Петербург, июнь 2001г., Инженерная геофизика, г. Геленджик, 2005г., Горное дело в Арктике, г. Апатиты, 2005г., на III международной научно-практической конференции Инженерная и рудная геофизика -2007, г. Геленджик, 23-27 апреля 2007г., на 3— Международной конференции геологов, геофизиков, Санкт-Петербург, 7-10 апреля, 2008 г., на Международной конференции «Международное сотрудничество по ликвидации ядерного наследия атомного флота СССР», Москва, 2008 г, на XVIII Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика, г. Нижний Новгород, 29.09-03.10.2008г., на Международной конференции «Геофизические модели литосферы Балтийского щита и его обрамления», Апатиты, 28-30 сентября 2009 г, на Международной конференции «Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов», 12-15 октября 2010г., на Международной конференции «Геомодель - 2011», Москва, 25-30 мая 2011 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 научных работ в том числе 27 в изданиях, рекомендованных ВАК, и 3 монографии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста, заключения, списка литературы из 97 наименований и содержит 201 страницу машинописного текста, 90 рисунков, 18 таблиц и приложения актов внедрения на 10 страницах.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Абрамов, Николай Николаевич

4.4. Выводы по главе 4.

1. Проводимый сейсмотомографический мониторинг состояния грунтовых плотин Кольского полуострова при их длительной эксплуатации, существенно дополняет информацию штатных систем контрольно-измерительной техники. Выявленные локальные зоны разуплотнений грунтов, аномалии поведения границ депрессии, позволяют адекватно устанавливать причины данных явлений и снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях.

2. Результаты контроля состояния и внутренней структуры грунтовых дамб хвостохранилищ горного производства ОАО «Апатит» с использованием метода СПВТ демонстрируют высокую эффективность выявления ослабленных участков сооружений, и их оснований. Полученная информация используется при составлении деклараций безопасности гидротехнических объектов и разработке технологических мероприятий по ремонту плотин и дамб.

3. Положительные результаты применения разработанной экспертной методики контроля уплотнения замещенных грунтов, на основе сейсмотомо-графической съемки непосредственно в натурных условиях строительства площадки ПДХ в Сайда-Губе и низовой дамбы хвостохранилища «Олений ручей» ЗАО «СЗФК», позволили внедрить разработанную методику в технологический регламент ведения строительных работ на объектах строительства.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Для решения задач геомеханического мониторинга состояния массива методом СПВТ, разработаны критерии оценки нарушенное™ пород (Ве, К, Б), совместное использование которых учитывает не только трещиноватость пород, но и качество межтрещинных контактов. Это позволяет осуществлять районирование пород массива по категориям нарушенное™ с установлением адекватных причин изменения состояния массива и принимать эффективные технологические решения по его укреплению.

3. Адаптированная к условиям грунтовых ГТС, методика сейсмической томографии (СПВТ), позволяет эффективно выявлять зоны разуплотнения, намокания грунтов, снижая вероятность возникновения аварийных ситуаций на ГТС. Результаты геомеханического мониторинга состояния грунтовых плотин Кольского полуострова использованы при составлении деклараций безопасности гидротехнических объектов и разработке технологических мероприятий по их ремонту.

4. Разработана методика оперативного контроля качества уплотнения грунтов сейсмотомографическим методом. Методика внедрена в технологический регламент строительства открытой площадки длительного хранения отработанных реакторов атомных подводных лодок в Сайда-Губе на побережье Баренцева моря, дамб хвостохранилищ ОАО «Апатит» и Горнообогатительного комбината «Олений ручей».

5. В результате геомеханического мониторинга состояния подземных сооружений Верхне-Туломской ГЭС методами СПВТ, путем контроля деформаций и конвергенции БПС, установлено, что длительное воздействие техногенных вибронагрузок на приконтурный массив, совместно с воздействием процессов выветривания, ослабляя межблоковые связи массива, снижает его устойчивость. Установлены размеры структурных блоков, в наибольшей степени подверженные влиянию вибронагрузок. Для ослабленных участков массива, на основе результатов мониторинга, разработаны и внедрены технологические регламенты по их укреплению.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Абрамов, Николай Николаевич, Апатиты

1. Мельников H.H., Епимахов Ю.А., Абрамов H.H. Научные основы интенсификации возведения большепролетных подземных сооружений в скальном массиве, - Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2008, - 226с.

2. Рац М.В. Неоднородность горных пород и их физических свойств. М., Наука, 1968, 107 с.

3. Каспарьян Э.В., Козырев A.A., Иофис М.А., Макаров А.Б. Геомеханика. М.: Высш. шк., 2006, 503 с.

4. Гурвич H.H., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка. М.: Недра. - 1980.

5. Пузырёв H.H. Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию. Новосибирск: Издательство СО РАН НИЦ ОИГГМ. - 1997.

6. Шерифф Р., Гелдарт J1. Сейсморазведка. Том 1. М.: Мир. - 1987.

7. Ямщиков B.C. Контроль процессов горного производства: Учебник для вузов. М.: Недра, 1989. - 446с.

8. Глушко В.Т., Ямщиков B.C., Яланский A.A. Геофизический контроль в шахтах и тоннелях. М.: Недра, 1987. - 278с.

9. Мартынюк П.А., Шер E.H. Оценка размеров зоны радиальных трещин, образующихся при камуфлетном взрыве шпурового заряда в хрупкой среде. "ЖПМТФ", "Наука", №4, 1984, с. 127-132.

10. Фридлянд A.M. Исследование трещиноватости пород в массиве, окружающем горную выработку. "Шахтное строительство", №5, 1965, с. 710.

11. Kelsall P.C., Case J.B.,Chabannes C.R. Evaluation of excavation -induced changes in rock permeability, "Jnt. J. Rock Mech. Mine Sei. and Geomech. Abstr." Vol. 21, №3., 1984 p. 123-135.

12. Руководство по определению нарушенности пород вокруг выработок реометрическим методом. АН СССР, Кол. Фил. Горно-мет. Ин-т. -Апатиты: изд. Кольского филиала АН СССР, 1971. -44 с.

13. Miller С.Н., Cunningham D. R., Cunningham M.J. An air -injection tech-nigue to study intensity of fractures around a tunnel in volcanic rock. Bull. Ass. Enging. Geol. XI (3), 1974, p.p. 203-217.

14. Каспарьян Э.В. Устойчивость горных выработок в скальных породах. Л.: Наука, 1985, 184с.

15. Мосинец В.М., Абрамов A.B. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. М, Недра, 1982, 248с.

16. Богданов М.С., Шляхтер Е.С. Изучение дизъюнктивных зон путем суммирования многократных перекрытий по общим точкам среды //Регион., развед. и промысл. Геофизика,- М.-1980.-С.1-8.-(Экспресс-информация/ВИЭМС; №11).

17. Карасик В.И. Применение сейсморазведки при изучении локальных неоднородностей геологического разреза // Регион., развед. и про мысл. геофизика,- М. (Обзор/ВИЭМС).- 1981, 57с.

18. Ефимова Е.А., Рудерман E.H. Возможности применения цифровой томографии для интерпретации геофизических данных,- М.: ВИ ЭМС, 1982. 55 е., ил. (Обзор ВИЭМС).

19. Кьяртанссон Э. Анализ вариации амплитуд и времен пробега в зависимости от удаления и положения срединной точки // Численные методы в сейсмических исследованиях. Новосибирск: Наука, 1983,-с. 221— 233.

20. Пузырев H.H. Временные поля отраженных волн и метод эффектив ных параметров,- Новосибирск: Наука, 1979.-294 с.

21. Хермен Г. Восстановление изображений по проекциям: Основы ре кон структивной томографии. М.: Мир, 1983. - 353 с.

22. Яновская Т.Б. Проблемы сейсмической томографии. Сборник научных трудов. //Проблемы геотомографии М.: Наука, 1997. с. 86-97.

23. Иванссон С. Сейсмическая скважинная томография теории и методы вычислений. //ТИИЭР, 1986, т. № 2. С. 99-110.

24. Гилл П., Мюррей В., Райт М. Практическая оптимизация. -М.: Мир, 1985. С. 120.

25. Фокин В.А., Абрамов H.H., Кабеев Е.В. Инструментальное изучение глубины техногенных нарушений при скважинной отбойке горных пород на карьерах. Горный журнал, №2, 2004, с.49-51.

26. Никитин В.Н. Основы инженерной сейсмики. М., Изд-во МГУ, 1981, 176с.

27. Куксенко B.C., Манжиков Б.Ц., и др. Триггерный эффект слабых вибраций в твердых телах (горных породах). Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 12, с. 2182-2186.

28. Савич А.И., Ященко З.Г. Исследования упругих и деформационных свойств горных пород сейсмоакустическими методами, М,: «Недра», 1979,213с.

29. Каган A.A., Кривоногова Н.Ф. Старение оснований гидротехнических сооружений и его инженерно-геологическая оценка //Гидротехническое строительство, 2004. №11, с. 37-42.

30. Каган А.А., Кривоногова И.Ф. Прогнозирование инженерно-геокриологических процессов в области взаимодействия водохранилищ и мерзлых грунтов // Тезисы докл. и сообщ. 10 конф. Изыскат. объед. "Гидропроект" М.: Гидропроект, 1995.

31. TorblaaJ. Blotjem dam rehabilitation of combined fill and concrete dam after 40 years of service // Proceed, of 17 Intern. Congr. on Large Dams. Q. 65. Vienna. 1991.

32. AisiksG, GiulianiF. L, Tipping E. D. YardeO.A. Remedial works at El Chocon dam // Proceed, of 17 Intcmat. Congr. On Large Dams. Q. 65. Vienna, 1991.

33. Catanach R.D., Hall R.B., James R.L. at al. Quail Creek dike failure, fail ure mechanisms, redesign and construction //Proceed, of 17 Intern. Congr. on Large Dams. Q. 65. Vienna, 1991.

34. Hernani de Carvalho Jaburu dam — foundation improvement // Proceed, of 17 Intern. Congr. on Large Dams. Q. 65. Vienna, 1991.

35. Bernell C.E. Control of leakage through darns» founded on glacial till de posits // Proceed of 12 Internal Congr. on Large Dams. Q. 45. Mexico, 1976.

36. De Fries C.K. Hydraulic and stress induced sealing in two Venezuelan dams //Proceed, of 17 Intern. Congr. on Large Dams.Q. 65. Vienna, 1991.

37. It. Pavchich M., Radchenko V.C, Stulkevitch JI.K, Tchugae-va G.A., Pro viding of stability of the terrace downstream from Serebranskaya dam-2 // Dam safety. 1998 V. 2. Rotterdam.

38. Luca F. Tecuci J. Diacon A. Privighetorita. Faulure of Tileagd dyke. Causes and applied solution of rehabilitation //Proceed of 19 Internal. Congr. on Large Dams. Florence. 1997.

39. Ляховицкий Ф.М., Володарский Р.Ф., К вопросу о связи скорости продольных волн с плотностью горных пород. Геофизические исследования. М., МГУ, 1966, с. 277 -282.

40. Джурик В.И., Басов А.Д., Дреннов А.Ф., Юсикевич В.И. Режимные геофизические наблюдения за состоянием земляной плотины Иркут ской ГЭС. Гидротехническое строительство, №5, 1999, с. 53 -57.

41. Малаханов В.В. Техническая диагностика состояния гидротехниче ских сооружений. В сб. Гидротехнические сооружения, оборудование и режим работы ГЭС, ГАЭС и насосных станций. №187, М, 1984, с. 65 -73.

42. Чебкасова Е.В. Опыт применения сейсмических методов для контроля качества возведения земляных сооружений из лессовых грунтов. "Инженерная геология", №6, 1985, с. 95-101.

43. Якубов В.А., Чебкасова Е.В., Пикус И.Ю. Опыт построения детального "скоростного" разреза для оценки технического состояния грунтовых сооружений. "Инженерная геология", №1, "Наука", М., 1988, с. 101 -107.

44. Петкевич Г.И. Факторы, определяющие скорости сейсмических волн в геологическом разрезе. Киев, 1963, -114 с.

45. Ляхов Г.М. Волны в грунтах и пористых многокомпонентных средах. -М.: Наука, 1982. 288 с.

46. Шнейдер Ш.М. Справочник инженера-геолога линейных изысканий. Л.,ГНТИ, 1962,285с.

47. Абрамов H.H. Использование метода сейсмической томографии при мониторинге подземных сооружений // Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых и освоения подземного пространства Северо-Запада России,- Апатиты: Изд. КНЦРАН, 2001.- С.96-105.

48. Абрамов H.H., Кабеев Е.В., Бурмистров A.A. Локальный прогноз уда роопасности массива горных пород комплексом геофизических мето дов. Международная конференция: Геомеханика в горном деле-96. Тезисы докладов, Екатеринбург, 1996, с.51.

49. Абрамов H.H., Кабеев Е.В. К вопросу о достоверности результатов ме тода сейсмической томографии при мониторинге состояния скального массива. Проблемы развития транспортных и инженерных коммуника ций., № 1, М., Изд. "ТИМР", апрель 2002, М., с.32-34.

50. Епимахов Ю.А., Абрамов H.H.,., Кабеев Е.В., Антипов А.Г. Опыт эксплуатации подземного водонапорного тоннеля Верхне-Териберской ГЭС., Гидротехническое строительство, №8, 2003, с 16-19.

51. Епимахов Ю.А., Абрамов H.H., Кабеев Е.В., Оценка устойчивости подземных гидротехнических туннелей Борисоглебской ГЭС, Гидротехническое строительство, №9, 2006, с. 16-18.

52. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Оценка состояния массива пород гидро технических тоннелей в процессе их длительной эксплуатации, «Мет ро и тоннели», № 2, 2009, с. 30-34.

53. Фокин В.А., Абрамов H.H., Кабеев Е.В. Методика обработки данных сейсмической томографии грунтовых плотин, Гидротехническое строительство, № 4, 2003, с. 9-11.

54. Абрамов H.H., Кабеев Е.В., Антипов А.Г. Использование метода сейс мической томографии при мониторинге состояния грунтовых плотин. Гидротехническое строительство, № 9, 2001,с.34-38.

55. Абрамов Н.Н., Кабеев Е.В. Методическое обеспечение работ по оценке состояния грунтовых плотин Кольского полуострова, Гидротехниче ское строительство, №8, 2004, с.7-11.

56. Абрамов Н.Н., Кабеев Е.В., Снежкова Е.Е. Геофизические методы мо ниторинга намывных хвостохранилищ в ОАО «Апатит», Горный Жур нал, № 1,2006, с. 74-77.

57. Абрамов Н.Н., Снежкова Е.Е. Сейсмотомографическое изучение внутренней структуры дамбы хвостохранилища ОАО «Апатит», Гор ный журнал, №12, 2007, с. 39-42.

58. СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания, фундаменты. Госстрой РФ.

59. Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве, РД 34 15.073-91. Л.: ВНИИГ, 1991.

60. Жарницкий В.Я. Оценка качества укладки горной массы из известия ков в упорные призмы каменно-земляных плотин. Гидротехническое строительство, №12, 2004г., с. 22-25.

61. Рекомендации по определению расчетных параметров строительных и геотехнических свойств грунтовых материалов при проектировании, строительстве и восстановлении земляных сооружений. 2 редак ция. М.: Гидропроект, 1995.

62. Abramov N.N. Study characteristic of internai structure of rock dumps us ing non-destructive seismic method., Материалы Зш Международной конференции геологов, геофизиков, Санкт-Петербург, 7-10 апреля, 2008 г., ISBN 978-90-73781-52-8, С026.

63. Абрамов Н.Н. Опыт оценки качества уплотнения насыпных грунтов геофизическими методами. Гидротехническое строительство, № 3, 2008, с. 39-41.

64. РСН 66-87. Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Сейсморазведка, Госстрой РСФСР.

65. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Геофизический мониторинг при строительстве и эксплуатации объектов горно-промышленного комплекса и гидроэнергетики. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2010.- 177 с.

66. В.П. Конухин, H.H. Абрамов Геофизический контроль при создании долговременного хранилища реакторных отсеков в Арктике, Известия РАН, Энергетика, №6, 2009, с. 110-120.

67. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Влияние эксплуатационных факторов ГЭС на состояние вмещающего массива гидротехнических тоннелей, ГТС, №1,2010, с.14-18.

68. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Оценка состояния массива пород большепролетных подземных сооружений в процессе их длительной эксплуатации. Вестник МГТУ, т. 12, №4, г. Мурманск, 2009 г., с. 591596.

69. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Оценка состояния массива пород гидро технических тоннелей в процессе их длительной эксплуатации, «Метро и тоннели», № 2, 2009, с. 30-34.

70. Абрамов H.H. Использование методов сейсморазведки при оценке ка чества уплотнения насыпных грунтов. Технологии сейсморазведки, Москва, № 2, 2009, с. 109-112.

71. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Сейсмический контроль состояния подземных гидротехнических сооружений, Технология сейсморазведки, № 3, 2010, с. 95-99.

72. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Савельев B.B. Роль эксплуатационных факторов в формировании состояния скального массива большепролетных подземных сооружений, Горный журнал, №9, 2010, с. 63-67.

73. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Геофизический мониторинг большепролетных подземных сооружений, Материалы конференции «Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов», 12-15 октября 2010 г., Сборник трудов, Апатиты 2011. с. 25-28.

74. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Подход к оценке состояния гидротехнических тоннелей в процессе их эксплуатации. Горный инф.,-анал. бюл., №10, 2010, с. 169-176.

75. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Геофизические исследования длительных вибрационных воздействий на состояние скального массива. Материалы Международной конференции «Инжгео-2011», Москва, 26-29 апреля, 2011.

76. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Опыт геофизического мониторинга состояния гидротехнических сооружений и тоннелей в скальном массиве. «Метро и тоннели», №3, 2011, с. 34-37.

77. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Ткаченко А.П., Савельев В.В., Клева-кин И.А. Организация геофизического мониторинга состояния подземных сооружений Верхне-Туломской ГЭС. Гидротехническое строительство, №8, 2011, с. 10-15.

78. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Геофизический контроль состояния подземных сооружений, Горный инф.,-анал. бюл., №9, 2011, с.186-193.

79. Конухин В.П., Абрамов H.H., Геофизические исследования грунтов в основании пункта долговременного хранения реакторных отсеков утилизируемых атомных подводных лодок (АПЛ) в Сайда-Губе, Горный инф.,-анал. бюл., №9, 2011, с. 211-223.

80. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А. Геофизический мониторинг подземных сооружений. Сб. «Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов», Апатиты-Санкт-Петербург, 2011, с.357-362.

81. Абрамчук В.П., Педчик А.Ю., Додонов Г.В., Баранов Н.В., Епимахов Ю.А., Фокин В.А., Абрамов H.H. Совершенствование буровзрывных работ при проходке большепролетных подземных сооружений. Апатиты, изд. КНЦ РАН, 1999г., 229с.

82. Абрамов H.H. Использование методов сейсморазведки при оценке качества уплотнения насыпных грунтов. Технологии сейсморазведки, Москва, № 2, 2009, с. 109-112.

83. Иванов В.В., Пимонов А.Г. Статистическая модель электромагнитного излучения из очага разрушения в массиве горных пород. ФТПРПИ, 1990, №2, с. 53-56.

84. Федотов П.И. Регистратор электромагнитных и акустических сигналов для мониторинга изменений напряженно-деформированного состояния горных пород, Автореферат диссертации на соискание степени кандидата технических наук, Томск, 2011г.

85. Шуплецов Ю.П. Прочность и деформируемость скальных массивов.-Екатеринбург: УрО РАН, 2003,- 195с.

86. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Педчик А.Ю. Геомеханические аспекты при научном сопровождении строительства подземных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях., ГИАБ, №2, 2012, с. 238-246.

87. Абрамов H.H., Епимахов Ю.А., Абрамчук В.П. Организация геомеха нического мониторинга скального массива при проходке Юкспорского тоннеля №2 ОАО «Апатит»., «Метро и тоннели», №1, 2012, с. 33-35.

88. Конухин В.П., Абрамов H.H., Кабеев Е.В. Опыт сейсмотомографиче-ских исследований грунтового основания объектов переработки и долговременного хранения радиоактивных отходов утилизируемых АПЛ в Сайда-губе. Арктика, 2012, с.

Информация о работе

Абрамов, Николай Николаевич
кандидата технических наук
Апатиты, 2012
ВАК 25.00.20

Диссертация

Развитие методических основ мониторинга состояния массива горных пород при строительстве и эксплуатации большепролетных подземных сооружений и объектов гидроэнергетики - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы