Разработка критериев и методики идентификации геодинамических процессов по электромагнитному излучению вблизи выработок неглубокого заложения

• Автор: Романевич, Кирилл Викторович
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Глава I. Анализ современного состояния и проблем обеспечения безопасности подземного строительства

1.1. Комплексный горнотехнический мониторинг

1.2. Контроль геодииамичсской активности массивов горных пород

1.3. ЭМИ при деформации и разрушении горных пород

1.3.1. Обзор предыдущих исследований ЭМИ

1.3.2. Модели разрушения горных пород, основные гипотезы возникновения ЭМИ

1.4. Постановка задач исследований

Глава II. Модели, методы и объекты исследований

2.1. Модель ЭМИ, применяемая в данной работе

2.2. Методика исследований (организация эксперимента)

2.3. Геомеханическая модель, применяемая в данной работе

2.4. Описание используемых методик и аппаратуры
2.4.1. Комплекс методов системы горнотехнического мониторинга
2.4.2. Геомеханическая аппаратура
2.5. Общие сведения об объектах исследований
2.5.1. Совмещенная (автомобильная и железная) дорога Адлер
горноклиматический курорт «Альпика Сервис»
2.5.2. Строительство нового Байкальского тоннеля на перегоне ДельбичиндаДабан Восточно-Сибирской железной дороги
2.5.3. Строящийся железнодорожный тоннель №6 бис
Глава III. Контроль геомеханических процессов по
электромагнитному излучению
3.1. Регистрация ЭМИ в горных выработках и на дневной поверхности
3.1.1. Цели и методы выявления опасных разрывных тектонических нарушений
3.1.2. Общие сведения об объектах исследований
3.1.3. Выявление и изучение зон тектонических нарушений
и характеристика геодинамической активности горных пород
при геолого-геофизических изысканиях
3.1.4. Оценка существующей геодинамической активности в районе выявленных тектонических нарушений на примере комплексных геофизических изысканий на
Байкальском тоннеле
3.2. Электромагнитное излучение на оползневых склонах и местах осадок дневной поверхности в результате суффозионных процессов
3.2.1. Контроль НДС оползневого склона методом регистрации ЭМИ
3.2.2. Результаты мониторинговых работ на оползнях
3.2.2.1. Мамайский оползень
3.2.2.2. Тоннель №8 (Хоста)
3.2.2. Результаты мониторинговых работ в районе осадок дневной поверхности в результате суффозионных процессов
3.2.2.1. Сейсмические исследования
3.2.2.1.1. Выводы по результатам сейсмических исследований
3.2.2.2. Исследования методом ЭМИ СШП зондирования
3.2.2.3. Электроразведочпые работы
3.2.2.4 Оценка геодинамической активности массива на участках осадок дневной 105 поверхности методом регистрации ЭМИ
3.3. Количественная оценка связи ЭМИ и НДС крепи и массива
3.3.1. Общие положения

3.3.2. Экспериментальные исследования взаимосвязей НДС системы крепи с параметрами ЭМИ при строительстве тоннеля №6 бис на участке Сочи-Адлер Северокавказской железной дороги
3.3.3. Исследования взаимосвязи проявлений ЭМИ с изменениями НДС в районе опытных участков №№ 1- 5 при подходе и разработке штроссовой части тоннеля
№6 бис
3.3.4. Влияние вариаций магнитного поля Земли при регистрации ЭМИ
Глава IV. Разработка методики регистрации электромагнитного излучения для
решения задач комплексного горнотехнического мониторинга объектов
подземного строительства
4.1. Введение
4.2. Общие положения методики
4.3. Разработка критериев проявления ЭМИ
4.4. Состав методики
4.5. Обоснование методики
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

Ввсдсннс
Основными природными факторами, определяющими состояние промышленной безопасности при строительстве и эксплуатации подземных сооружений, являются эндогенные процессы (современные тектонические движения земной коры, тектонические землетрясения и др.) и экзогенные геологические процессы (карстово-суффозионные явления, склоновые процессы и явления и др.). В результате протекания этих процессов происходит деструкция вмещающих горных пород, разрушение крепи и внезапные обрушения в горных выработках.
В случае возникновения аварийной ситуации при строительстве, эксплуатации, реконструкции, восстановлении, консервации и ликвидации подземные сооружения представляют серьезную опасность для находящихся в них людей и оборудования. Чрезвычайные ситуации при подземном строительстве носят характер техногенных катастроф с выходом из строя инженерных систем, сооружений и полным прекращением эксплуатации объекта. В связи с этим очевидна необходимость проведения комплексного горнотехнического мониторинга, включающего систему постоянных и непрерывных наблюдений, анализа и прогноза гсодинамического состояния геологической среды, а также оценку негативного влияния горных работ на безопасность при строительстве и эксплуатации горных выработок различного назначения.
Это определяет необходимость разработки новых методов и методик, основанных на непрерывных измерениях, позволяющих оперативно исследовать развитие и прогнозировать критическое изменение напряженно-деформированного состояния, а также разрушение породного массива и конструкций подземного сооружения. К ним относится метод регистрации электромагнитного излучения, применение которого при строительстве подземных объектов в натурных условиях было ограничено решением лишь узких специальных задач во время возникновения опасных геомехшшческих процессов, для решения которых достаточно нескольких циклов измерений. Кроме того, работы по регистрации электромагнитного излучения, как правило, выполнялись с целыо прогнозирования крупных геодинамичсских явлений, таких как тектонические смещения, горные удары и др. в выработках, расположенных на значительной глубине.
Указанные факторы определяют актуальность выбранной темы, предусматривающей обоснование закономерностей взаимосвязи слабых деформаций крепей и вмещающих массивов на начальных этапах деформирования с вариациями параметров электромагнитного излучения и разработку критериев проявления ЭМИ при активизации геомеханических процессов, с помощью которых в непрерывном режиме возможно исследовать развитие деформаций в крепях подземных объектов неглубокого заложения,

На интервале пикетов 70+20 ■+ 67+20 блок гранитогисйсов сильно трещиноватых, средней устойчивости длиной по трассе тоннеля 109-110 м находится между 50-ти метровой зоной катаклазитов и зоной тектонических брекчий такой же мощности. В этих зонах нарушений породы совершенно неустойчивые. Азимут падения зон порядка 120° угол падения 30-40°.
Далее по трассе тоннеля на интервале пикетов 67+20 ■+ 58+80 была пройдена довольно водообильная зона с прерывистыми струями и сосредоточенными выходами до 1-2 мЗ/час, а со всего интервала до 155 мЗ/час. Всего на протяжении от пикета 69+40 до 44+90 проходка велась в массиве гранито-гнейсов средне- и мелкозернистой структуры. Было встречено две зоны дробления и катаклаза па пикетах 58+80 ■+ 58+30 и на пикетах 53+70 + 52+70. Встречались и более мелкие трещиноватые зоны мощностью от 0.6 до 15 м, отдельные трещины тонкие (1-4 мм), извилистые, часто не выдержанные по простиранию с углом падения близким к вертикальному. С учетом азимута падения зон, определенных при строительстве первого тоннеля, можно оценить их положение по трассе второго тоннеля
Центральный (Даванский) участок Байкальского тоннеля простирается от ПК 45+50 до ПК 22. Наибольшие глубины заложения тоннеля на этом участке не превышают 230 м. На пикете 41 находится шахтный ствол глубиной 180 м, который при проходке служил для расширения фронта работ и ускорения строительства, а при эксплуатации для выполнения функции по вентиляции и ведению обслуживания систем тоннеля.
Весь центральный участок на уровне тоннеля сложен грано-сиенитами с дайковыми телами гнейсо-гранитов. Породы трещиноватые и сильнотрещиноватые с небольшими участками раздробленных пород. В целом породы устойчивые и осложнений при проходке не создавали.
Восточный участок Байкальского тоннеля расположен между восточным порталом ПК 8+77.5 и ПК 22. По геологии он отличается от предыдущих участков. Наибольшая глубина заложения 160 м. Восточный участок включает собственно Восточно-портальный (ПК 9+00 - ПК 16+48), а также Преддаванский (ПК 16+48 - ПК 20+38) блоки. Здесь наиболее характерные тектонические нарушения отмечаются на границах блоков.
С пикета 22+10 до 21+25 по тоннелю при проходке встречены габбро-диабазы залегающие наклонно с азимутом падения 150° и углом падения 45°. Породы здесь трещиноватые, но крепкие (крепость по Протодьяконову 8-10) и устойчивые. Наблюдался слабый, местами сильный капеж.
На интервале пикетов 21+25 •+ 20+30 находится блок грано-сиенитов с азимутом падения 120о и углом падения 30°. Породы прочностью по Протодьяконову 8-10, трещиноватые, слабый капеж.