Горные породы

 В ходе выполнения  исследовательских работ, в пунктах  измерений было произведено шурфование трубопровода со снятием защитной изоляции. На зачищенных местах были установлены магнитные метки, феррозондовые датчики и тензодатчики, по которым производилось непрерывное тензометрирование с целью исследования динамики деформаций во времени. Максимальные напряжения, зафиксированные в процессе исследований на трубопроводах, были значительны и составили для данного участка в разные периоды времени от 80 до 120 МПа, что соответствует деформациям до 99 мм на базе измерений около 500 метров. Такие напряжения и деформации хотя и не способны привести к разрушению трубопровода, но они приводят к снижению прочностных свойств стали труб за счет возникновения усталостных эффектов, вызванных многократными воздействиями знакопеременных нагрузок.

 Повторяемость результатов  в процессе проводимых исследований  была высока, методы измерения  достаточно точными, однако они  предполагают необходимость доступа  к телу трубы с обязательным  удалением защитной изоляции  и зачисткой поверхности, что  неприемлемо в условиях непрерывной  транспортировки продуктов. В этих  условиях становится актуальным  поиск высокоточных и малотрудоемких  методов измерения деформаций, происходящих  в локальных разломных зонах, без использования трубы в  качестве датчика деформаций.

 Весной 2000 г. специалистами  ИГД УрО РАН совместно со специалистами НПЦ "Сургутгеоэкология" была рассмотрена возможность использования спутниковой системы GPS геодезического класса для непрерывного мониторинга короткопериодных смещений и деформаций разломных зон. Под непрерывным мониторингом в данном случае понимается длительное (от нескольких часов до нескольких суток) инструментальное наблюдение за изменением пространственных координат реперов наблюдательной станции и пространственно-геометрическими связями между ними во времени, с интервалом между дискретными определениями от нескольких секунд до нескольких десятков минут. В отличие от существующих на сегодняшний день видов геодинамического мониторинга, когда производятся моментные измерения величин смещений и деформаций с периодичностью от одного до нескольких раз в год, непрерывный мониторинг позволяет детально изучить кратковременные процессы, протекающие в верхней части земной коры. Период таких процессов составляет от нескольких тысячных герц до десятых герц, что не позволяет производить их изучение традиционными методами, хотя имеется достаточно обширный опыт изучения таких короткопериодных деформаций при помощи наклонометров и других приборов.

 Для непрерывного мониторинга  смещений и деформаций земной  поверхности целесообразно использование  комплексов спутниковой геодезии GPS, так как они имеют ряд  преимуществ перед традиционными  геодезическими методами. Во-первых, геодезические наблюдения с применением GPS-оборудования можно производить  в любое время суток, при любой  погоде и при отсутствии прямой  оптической видимости между реперами. Во-вторых, мониторинг смещений и  деформаций можно производить  без непосредственного присутствия  оператора, так как в данном  случае используются полностью  цифровые технологии, и приборы  работают в автоматическом режиме. В-третьих, в результате мониторинга  в заранее заданный момент  времени одновременно определяются  все три координаты точки стояния  прибора; в случае, когда мониторинг  ведется тремя или более GPS-приемниками, образуются жесткие пространственные  геометрические связи с другими  реперами мониторинговой GPS-сети, на  которых производятся измерения.

 На первом этапе  научно-исследовательской работы  намечались создание и апробация  методики измерений короткопериодных  смещений и деформаций с использованием GPS аппаратуры геодезического класса, а также методики обработки и интерпретации результатов измерений. Данная методика должна обеспечивать долговременное непрерывное измерение смещений и деформаций массива с заданным уровнем дискретности измерений и высокой точностью. При разработке методики измерения короткопериодных деформаций массива была предпринята попытка использования существующих наработок по проблеме непрерывного мониторинга состояния массивов и инженерных сооружений с использованием систем спутниковой геодезии. К этому времени уже были известны работы по мониторингу деформаций как природных объектов, таких как оползни (система GOCA), так и крупных инженерных сооружений, таких как протяженные мосты и другие линейные сооружения, при мониторинге которых также были выявлены короткопериодные движения земной поверхности с периодом в сутки и короче, особенно четко проявляющиеся вблизи разломных зон. Эти программно-аппаратные комплексы измеряют смещения и деформации исследуемых объектов и конструкций в системе реального времени (RTK - Real Time Kinematics) и в основном служат для раннего оповещения персонала о критических деформациях, возникающих в них. Конструктивно наблюдательные станции представляют собой сеть стационарно установленных RTK GPS-приемников c постоянными каналами кабельной и радиосвязи, постоянно передающих данные измерений на центральный компьютер, который в автоматическом режиме ведет расчет сдвижений и деформаций. Точность определения величин смещений подобного рода системами составляет 2-10 мм в зависимости от используемого оборудования.

 Однако от подобного  опыта измерений пришлось отказаться  по нескольким причинам. Рассмотренные  наблюдательные станции подобной  конструкции стационарны на весь  период эксплуатации сооружения  или существования природного  объекта, лишены мобильности, требуют  наличия развитой инфраструктуры, систем кабельной и радиосвязи, центрального диспетчерского пункта, что сильно удорожает стоимость  проведения мониторинговых работ. В нашем случае для оценки динамики напряженно-деформированного состояния массива нет необходимости получения данных в режиме реального времени, все расчеты и интерпретацию результатов измерений можно производить в постобработке, однако имеется необходимость в мобильности и относительной низкой стоимости выполняемых работ.

 В разработанной методике  непрерывного мониторинга короткопериодных  деформаций массива использовался  мобильный комплект GPS-аппаратуры  геодезического класса фирмы  Trimble Navigation. Характеристика системы GPS и применяемого оборудования кратко дана в работах. Точность автономного определения пространственных координат при использовании одночастотного GPS-приемника составляет в настоящее время около 2-3 метров, что неприемлемо для геодезической практики вообще, а для определения смещений в геомеханических задачах в особенности.

Это одни из способов, которые можно использовать при изучении горных пород и их подвижности.

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В данной работе мы рассмотрели особенности подвижности горных и пород, а так же узнали о самом понятии «горная порода» и немного изучили свойства.

Подвижность земель развивается под влиянием различных сил: гравитации, движения вод и ветра. На склонах горных ландшафтов развиты все виды подвижности земель. Они часто являются основной причиной безлесья обширных территорий. В Сибири такие территории носят название курумов, гольцов, глыбово-каменных потоков, рек и морей.

Крип с большей скоростью перемещения материала происходит на горных породах, содержащих воду, под влиянием колебания температуры и многократного перехода воды из жидкого состояния в твердое. Крип обычен в районах с вечной мерзлотой. Образовавшийся лед приподнимает глыбы нормально к поверхности склона и опускает вертикально вниз. Такое медленное, незаметное для глаза, перемещение материала происходит даже при небольших уклонах. По этой причине глыбово-каменные потоки приурочены к ложбинам и лощинам склонов гор.

Процессы течения, которые проявлялись в геологическом прошлом или идут в настоящее время, непосредственно наблюдать мы не можем. Они чрезвычайно медленны. Но признаки, по которым можно установить тектонические современные или палеопотоки, существуют. Во-первых, это изгибы поверхности пенепленов. Во-вторых — наличие определенных маркеров, указывающих на относительное перемещение элементарных частиц тела. Обнаружение таких маркеров, к сожалению, задача очень непростая.

Каковы же механизмы деформации, обеспечивающие объемную подвижность горных масс? В настоящее время можно уверенно говорить, по крайней мере, о шести способах структурно-вещественной переработки горных пород. Примечательно, что все эти механизмы приводят к грануляции вещества, т.е. к состоянию, когда оно перестает быть монолитным и превращается в скопление отдельных кусков, обломков, зерен, связи между которыми ослаблены и становятся меньше, чем связь внутри гранул.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Кравчук П. А. Рекорды природы. — Л.: Эрудит, 1993. — 216 с.
2. Макаров В. П. О механизме выделения минералов. /Материалы XVI научного семинара «Система планета Земля» М.:РОО «Гармония строения Земли и планет», 2008, С.265 — 300.
3. Геологический словарь, Т. 2. — М.: «Недра», 1978.
4. Миловский А. В. Минералогия и петрография. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1958. — С. 274—284.
5. Панжин А. А., Екатеринбург, «Journal of Petrology», 2010. – С. 120.
6. В. В. Ржевский, Г. Я. Новик, Классика инженерной мысли, - М.: Основы физики горных пород, 2010. – С.340- 360.