РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1 Методика досліджень вивчення напружено-деформованого стану
гірського масиву методом ПІЕМПЗ
У 1977-78 рр. вперше в колишньому Союзі на прикладі багатьох регіонів (Крим, Карпати, Москва, копальня "Таштагоська", тунелі БАМ та ін.) В.Н.Саломатіним були проведені експерименти з дослідження закономірностей формування імпульсних електромагнітних полів в районах розвитку небезпечних геологічних процесів і явищ як природної, так і техногенної природи на різних стадіях їх проявів [79]. Вони дали можливість розробити нові оригінальні способи дослідження найрізноманітніших сучасних геологічних процесів [80]. Виник і зміцнився новий експрес-метод геофізичних досліджень - метод ПІЕМПЗ, включений в СНіП 1.02.07-87 [84].
Сьогодні для вивчення напружено-деформованого стану масивів гірських порід методом реєстрації ПІЕМПЗ застосовують варіаційні (режимні) спостереження та профілювання.
Основним методом вивчення ПІЕМПЗ є варіаційні (режимні) спостереження. Вони виконуються двома чи більшою кількістю варіаційних станцій, одна з яких розміщується у нормальному полі (бажано подалі від інтенсивних індустріальних завад). Величиною, що вимірюється на станціях, є кількість імпульсів електромагнітного поля, що перевищують поріг чутливості станцій, які фіксуються в заданому інтервалі часу (час експозиції) [81].
Проводять або дискретні спостереження, або неперервну реєстрацію електромагнітних імпульсів за одиницю часу ("швидкість рахунку"). Вибір способу реєстрації електромагнітних імпульсів (ЕМІ) визначається перш за все масштабністю і активністю процесу, що вивчається, а також збитками, які він наносить народному господарству. Так, спостереження за електромагнітними передвісниками землетрусів в густонаселених сейсмоактивних районах необхідно проводити неперервно в довгий час. Такі ж спостереження доцільно проводити і на великих зсувах, що активно розвиваються, або в зонах підготовки гірських ударів, обвалів, вулканічних вивержень тощо.
Під час неперервного запису або фіксується величина, пропорційна швидкості рахунку рівномірної розгортки за часом, або кількість імпульсів, зареєстрованих від початку спостереження в інтервалах часу.
Під час дискретних спостережень кількість імпульсів, зареєстрованих за час експозиції (зазвичай 5 с, 15 с, 30 с, 1 хв., 5 хв., зрідка більше) визначаються через інтервал часу ("шпаруватість спостережень") у 30 с, 1 хв., 5 хв., 10 хв., 15 хв., 30 хв., 1 год. Для обчислення швидкості рахунку кількість зафіксованих імпульсів відносять до часу експозиції.
Іноді фіксують з визначеним інтервалом "шпаруватості" величину, пропорційну швидкості рахунку за час, який автоматично відмірюється варіаційною станцією (1 с, 5 с), середню за показами стрілкового індикатора станції, що спостерігається впродовж 5 і 10 с.
Результат варіаційних вимірювань представляється у вигляді функцій залежності швидкості рахунку від часу, зафіксованих станцією, розміщеною в місці очікуваного прояву ПІЕМПЗ, і опорної варіаційної станції, розміщеної у нормальному полі, тобто подалі від очікуваних джерел вогнищ ПІЕМПЗ.
У деяких випадках визначаються і розглядаються різниці кількості імпульсів, зафіксованих цими станціями, від загальної з початку спостережень і залежність цієї величини від часу.
Одним з головних моментів є вибір правильного місця розташування станції. У загальному вигляді вибір розташування станції у нормальному полі провадиться на основі морфометричного аналізу, даних буріння, гірських робіт і розвідницької геофізики, що свідчать про однорідність геологічної будови ділянок, де буде розміщуватися станція, а також ретельної рекогносцировки місцевості з метою виявлення джерел перешкод.
Вивчення власне гравітаційних зміщень (зсувів, обвалів, селів, снігових лавин) методом реєстрації ПІЕМПЗ потребує для вибору розташування станції знань про загальні умови їх розвитку та закономірності варіацій ПІЕМПЗ в кожному районі. Враховуючи ці закономірності, антени розміщують в найбільш цікавих місцях, де постійно відбуваються зміни напруженого стану і підготовка вогнища до геодинамічної події.
Для вивчення фонових характеристик ПІЕМПЗ в районі розміщують так звану опорну станцію для реєстрації сигналів, які не пов'язані безпосередньо з вогнищем, що вивчається. Перед розміщенням станції в зоні очікуваного вогнища ПІЕМПЗ на опорній станції зазвичай проводять комплекс досліджень, що мають за мету виявити характерні для району і регіону зміни швидкості рахунку: часовий хід, сезонні та метеорологічні [21], а також прояви перешкод, яких зазвичай не вдається позбутися повністю. Відомо, що ПІЕМПЗ має періодичну і аперіодичну складові. Аперіодична складова пов'язана з природними стихійними явищами, що спостерігаються як в атмосфері, так і в земній корі [22]. Типовими є такі періодичні зміни швидкості рахунку електромагнітних сигналів:
- наявність в добовому ході 2-4 екстремумів, пов'язаних визначеним способом з тривалістю світлового дня, з сонячно-добовими варіаціями;
- сезонні варіації ПІЕМПЗ. Що умовно поділяються на відносно спокійний осінньо-зимовий період та збурений весняно-літній період.
Різкі перекручування добового ходу відбуваються під дією метеорологічних факторів (грозова погода, опади, сильний вітер, хвилеприбійні явища біля великих водоймищ, льодостав, льодохід). Ці зміни спостерігаються синхронно в точках, віддалених одна від одної на перші кілометри (до півтора десятків кілометрів). На відміну від них, індустріальні перешкоди проявляються асинхронно на таких відстанях, зменшуючись при віддаленні точки приймання від джерел. Їх інтенсивність виявляє кореляцію з доступним спостереженню режимом джерел перешкод.
Стаціонарні перешкоди з боку довгохвильових і середньохвильових радіостанцій на вищезгаданих відстанях можуть проявлятися синхронно, однак вони виявляють зв'язок інтенсивності з геологічною будовою (геологічним розрізом), що вивчається методом радіокіп [89, 99]. Засобом боротьби з індустріальними п