Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ГЕОДЕЗИЯ

Геодезические измерения для изучения геодинамических процессов.

irina_krut2019 2100 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 84 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 22.01.2020
Целью выполнения работы является разработка модели движения земной коры по геодезическим данным в околовулканической области. Для решения цели выпускной квалификационной работы, необходимо вы-полнить следующие задачи: ? изучить геодезические методы исследования движений земной коры; ? выполнить обзор видов моделей движения земной коры, построенных по результатам геодезических измерений; ? рассмотреть современное состояние вопроса моделирования движений земной коры в околовулканической области; ? по результатам повторных геодезических измерений в близи вулкана Плоский Толбачик построить модели движения земной коры; ? выполнить сравнение моделей смещений геодезических пунктов в зависи-мости от их удаленности от вершины вулкана, основанных на разных функцио-нальных зависимостях; ? выполнить выбор наиболее подходящей функциональной зависимости и оптимальных диапазон для применения модели. Объектом исследования является земная кора. Предмет исследования – движение земной коры в околовулканической области. Теоретической значимостью исследования является предложение модели зависимости смещений от расположения вулкана. Практическая значимость – получение карты распределения земной коры в околовулканической области. Методология – выбор модели по линейной регрессии. Для исследования был выбран экспериментальный метод исследования. В качестве исходных данных для выполнения выпускной квалификационной работы были взяты следующие исходные данные: ? плоские координаты реперов в условной системе координат; ? расстояния от геодезических реперов до вершины вулкана Плоский Толбачик; ? изменения уровня земной поверхности в разные годы по двум радиальным и продольному нивелирным профилям. Апробация результатов. По результатам выполненных исследований была представлена статья «Изучение и моделирование вертикальных движений земной коры в районе действующего вулкана» на магистерской научной сессии «Первые шаги в науке» на секции №2 «Наблюдения техногенных и сейсмоопасных территорий и деформаций земной поверхности по данным геодезических, спутниковых, геофизических, гравиметрических и маркшейдерских измерений».
Введение

Актуальность темы исследования. Для многих наук о Земле (геологии, геофизики, геодезии, горной механики и других) общепризнанна актуальность проблем «Геодинамика» и «Современные движения земной коры». Важная роль в решении указанных проблем принадлежит геодезии. Методами геодезии и гравиметрии изучаются изменения во времени параметров гравитационного поля и фигуры Земли, ее поверхности, а при изучении глубинных геодинамических процессов большое значение имеет не только геодезическая гравиметрия, но и прикладная, в том числе, разведочная. Информация о движениях и напряженно–деформированном состоянии (НДС) земной поверхности и земной коры, обусловленных эндогенными и экзо-генными факторами, является важнейшей в аспекте прогноза катастрофических геодинамических явлений (землетрясений, извержений вулканов, оползней, схо-дов ледников, горных ударов и проседания грунтов в области разработки полез-ных ископаемых и т.п.). Аномальные техногенные геодинамические процессы вызывают горизонтальные сдвиги земной коры, разломообразование, подземные аварии, наводнения; при этом страдают не только промышленные объекты, инженерные конструкции, жилые здания, но и население. Исследования по изучению геодинамических процессов соответствуют при-оритетным направлениям развития науки и техники РФ, в частности, направле-нию «Экология и рациональное природопользование», имеют научное и практи-ческое значение. Научное значение таких исследований заключается в получении новых знаний о Земле, ее строении, эволюции, разнообразных физических полях (гравитационных, магнитных и др.), пространственно–временной структуре физической поверхности. Важнейшим практическим значением изучения геодинамических процессов является решение задач прогноза, снижения риска и уменьшения последствий геодинамических катастроф природного и техногенного характера, мониторинга окружающей среды. Эти задачи включены в перечень критических технологий РФ. Новизна – выявление функциональной зависимости между смещениями земной коры и расположением пунктов в околовулканической области. Степень разработанности проблемы. Геодезия как наука в приложении к геодинамическим исследованиям была востребована всегда, и в настоящее время активно и успешно развивается. Вместе с тем, повышается необходимость совер-шенствования теоретических положений и методов, методик, алгоритмов и тех-нологий изучения геодинамических процессов на основе моделирования меняю-щихся во времени геодезических (смещения, закономерности движений, поля деформаций) и гравитационных (аномальные массы, их расположение, закономерности изменения масс) параметров. При этом возникает потребность в строгом подходе к совместной математической обработке разнородных геодезических и геофизических наблюдений на земной поверхности (обратная задача геофизики). Важной является разработка новых технологических решений по информативной и наглядной визуализации результатов математической обработки.
Содержание

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..8 1 геодезические измерения для изучения геодинамических процессов…………………………………………...11 1.1 Проектирование геодинамических полигонов…………………………………11 1.2 Классические геодезические методы наблюдений на ГДП……………………15 1.3 Современные спутниковые методы наблюдений геодинамических процессов………………………………………………………………………......19 1.4 Наблюдения за смещениями земной коры в сейсмически активных районах……………………………………………………………………………23 1.5 Методика комплексного изучения горизонтальных и вертикальных движений земной коры на примере Полоцкого геодинамического микрополигона……………………………………………………………………27 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ СМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПО ГЕОДЕЗИЧЕСКИМ ДАННЫМ.……………………………………………...33 2.1 Моделирование горизонтальных смещений земной коры …………………….33 2.1.1 Общие сведения об анализе и моделировании горизонтальных смещений………………………………………………………………………...33 2.1.2 Моделирование горизонтальных движений земной коры на основе теории упругости……………………………………………………………….34 2.1.3 Вращательные горизонтальные движения земной коры……………………..39 2.2 Моделирование вертикальных движений земной коры………………………..42 2.2.1 Метод корреляционной картографии………………………………………….42 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ СМЕЩЕНИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ В ОКОЛОВУЛКАНИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ……………………………………………...46 3.1 Район исследования……………………………………………………………….46 3.2 Исходные данные…………………………………………………………………47 3.3 Разработка модели вертикальных смещений земной коры…………………….50 3.4 Сравнение результатов моделирования движений земной поверхности с линейной интерполяцией в программном обеспечении Surfer………………...58 3.5 Анализ результатов……………………………………………………………….66 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………..68 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………….69 ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ В ОКОЛОВУЛКАНИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ…...74 ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) ОБНОВЛЕННЫЕ СМЕЩЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ ОТНОСИТЕЛЬНО НОВОЙ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА……………………….79 ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) ЗНАЧЕНИЯ УЗЛОВ ИНТЕРПОЛЯЦИИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ …………………….81 ПРИЛОЖЕНИЕ Г (обязательное) ЗНАЧЕНИЯ УЗЛОВ ИНТЕРПОЛЯЦИИ КОЭФФИЦЕНТА а и b……………………….85 ПРИЛОЖЕНИЕ Д (обязательное) КОНЕЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ СМОДЕЛИРОВАННОЙ ИНТЕРПОЛЯЦИИ……………………………88
Список литературы

1 Голубева, А. П. Современное состояние нормирования геодезических работ с использованием спутниковых навигационных систем [Текст] / А. П. Голубева, З. Е. Алексеева. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь.¬¬– 2010. – Новосибирск: СГГА, 2010. – Т. 1, ч. 3. – С. 33 – 37. 2 Дорогова, И. Е. Изучение деформаций земной коры по результатам геодезических данных с использованием метода конечных элементов [Текст] / И. Е. Дорогова. // ИнтерЭкспо ГЕО–Сибирь. – 2013. VIX Междунар. науч. конгр.: Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия»: сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15 – 26 апреля 2013 г.) – Новосибирск: СГГА, 2013. – Т. 1. – С. 190 – 193. 3 Дорогова, И. Е. Интерпретация наблюдений за движениями земной коры на техногенном полигоне [Текст] / И. Е. Дорогова. //ИнтерЭкспо ГЕО–Сибирь. – 2011. VII Междунар. науч. конгр.: сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19–29 апреля 2011г.). – Новосибирск: СГГА, 2011. – Т. 1, ч. 1. – С. 191 – 195. 4 Дорогова, И. Е. Изучение движений и деформаций земной коры на геоди-намическом полигоне Таштагольского железорудного месторождения [Текст] / И. Е. Дорогова. // Вестник СГГА. – 2010. – № 2 (13). – С. 9 – 12. 5 Дорогова, И. Е. Анимационное представление движений и деформаций на техногенном геодинамическом полигоне [Текст] / И. Е. Дорогова, Т. В. Лобанова. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь.¬¬– 2010. – Новосибирск: СГГА, 2010. – Т. 1, ч. 3. – С. 199 – 201. 6 Дорогова, И. Е. Глобальные вихревые движения блоков земной поверхности [Текст] / И. Е. Дорогова, К. В. Дербенев. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2012. – Новосибирск: СГГА, 2012. – Т.1. – С. 237 – 240. 7 Дорогова И. Е. Исследование блоковой структуры земной поверхности по результатам повторных геодезических наблюдений [Текст] /И. Е. Дорогова. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2014. – Новосибирск: СГГА, 2014. – Т. 1. – С. 146 – 150. 8 Кобелева, Н.Н., Дорогова, И.Е. Изучение горизонтальных и вертикальных движений земной коры по результатам GPS–наблюдений и нивелирования I класса [Текст] / Н. Н. Кобелева, И. Е. Дорогова. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2013. VIX Междунар. науч. конгр.: Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия»: сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15–26 апреля 2013 г.) – Новосибирск: СГГА, 2013. – Т. 1. – С. 186 – 189. 9 Кобелева, Н. Н., Дорогова, И. Е. Изучение вертикальных движений земной коры по результатам геодезических данных с использованием метода конечных элементов [Текст] /Н. Н. Кобелева, И. Е. Дорогова. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2014. – Новосибирск: СГГА, 2014. – Т. 1. – С. 151– 155. 10 Колмогоров, В. Г., Дударев, В. И. Состояние проблемы комплексного изучения современной геодинамики Сибири в конце двадцатого столетия [Текст] / В. Г. Колмогородов, В. И. Дударев. // Вестник СГГА. – 2014. – № 4 (28). – С. 3 – 12. 11 Колмогоров, В. Г. К вопросу о возможности изучения деформационного состояния земной поверхности по результатам повторного высокоточного нивелирования [Текст] / В. Г. Колмогородов. // Вестник СГГА. – 2012. – № 1 (17). – С. 9 – 14. 12 Колмогоров, В. Г. Изучение предвестников землетрясений геодезическими методами [Текст] / В. Г. Колмогоров. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2008. V Междунар. науч. конгр.: Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия»: (Новосибирск, 22–24 апреля 2008 г.) – Новосибирск: СГГА, 2008. – Т. 1. – С. 190 – 193. 13 Колмогоров, В. Г. Теоретические основы изучения современных дефор-маций земной поверхности [Текст] / В. Г. Колмогоров. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2010. – Новосибирск: СГГА, 2010. – Т. 1, ч. 2. – С. 3 – 7. 14 Колмогоров, В. Г. Анализ результатов трехкратного нивелирования Юго–Западной Сибири [Текст] / В. Г. Колмогоров. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2015. – Новосибирск:СГУГиТ, 2015. – Т. 4. – С. 133 – 139. 15 Колмогоров, В. Г. Корреляционный анализ некоторых кинематических параметров Западно–Сибирской плиты [Текст] / В. Г. Колмогоров. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2008. – Новосибирск:СГУГиТ, 2008. – Т. 1, ч. 2. – С. 60 – 64. 16 Магуськин, М. А., Демянчук, Ю. В., Титков, Н. Н., Магуськин, К. М. Движения земной поверхности в зоне трещинных извержений на протяженном южном склоне вулкана Плоский Толбачик и в окрестностях вулкана Ключевской (Камчатка) [Текст] / М. А. Магуськин, Ю. В. Демянчук, Н. Н. Титков, К. М. Магуськин. // Вулканизм и связанные с ним процессы. Ежегод. науч. конф. – 2015. – Петропавловск–Камчатский:ИВиС ДВО РАН. –2015 – С. 176 – 198. 17 Магуськин, М. А., Магуськин, В. М. Вертикальные смещения земной по-верхности в южной зоне Толбачинских шлаковых конусов после окончания большого трещинного Толбачинского извержения 1975 – 1976 гг. и их возможные причины (Камчатка) [Текст] / М. А. Магуськин, В. М. Магуськин. // Вулканология и сейсмология. – 2017. – № 5. – С. 62 – 74. 18 Мазуров, Б. Т. Геодинамические системы (кинематические и деформаци-онные модели блоковых движений) [Текст] / Б. Т. Мазуров. // Вестник СГУГиТ. – 2016. – № 3 (35). – С. 5 – 12. 19 Мазуров, Б. Т., Панкрушин, В. К., Середович, В. А. Математическое моделирование и идентификация напряженно–деформированного состояния геодинамических систем в аспекте прогноза природных и техногенных катастроф [Текст]/ Б. Т. Мазуров, В. К. Панкрушин, В. А. Середович. // Вестник СГГА. – 2008. – № 9 (12). – С. 30 – 35. 20 Мазуров, Б. Т. Аппроксимация гравитационного влияния локального ре-льефа с использованием некоторых аналитических моделей и метода конечных элементов [Текст] / Б. Т. Мазуров. // Вестник СГУГиТ. – 2015. – № 3 (31). – С. 5 – 15. 21 Мазуров, Б. Т. Моделирование и идентификация геодинамического объекта в вулканической области по комплексным нивелирным и гравиметрическим наблюдениям [Текст] / Б. Т. Мазуров. // Вестник СГГА. – 2007. – № 4. – С. 84 – 94. 22 Мазуров, Б. Т. Совместная математическая обработка и интерпретация нивелирных и гравиметрических наблюдений за вертикальными движениями земной поверхности и изменениями гравитационного поля в районе действующего вулкана [Текст] / Б. Т. Мазуров. // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2007. – № 4. – С. 11 – 21. 23 Мазуров, Б. Т. Геодинамические системы (теоретические основы каче-ственного исследования горизонтальных движений) [Текст] / Б. Т. Мазуров. // Вестник СГУГИТ. – 2016. – № 1 (33). – С. 26 – 35. 24 Мазуров, Б. Т. Горизонтальные движения земной коры вращательного характера, наблюдаемые на геодинамических полигонах [Текст] / Б. Т. Мазуров, И. Е. Дорогова, К. В. Дербенев. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2013. IX Междунар. науч. конгр., (15 – 26 апреля 2013 г., Новосибирск) :Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. Т. 1. – Новосибирск : СГГА, 2013. – С. 232 – 236. 25 Мазуров, Б. Т. Геодинамика и геодезические методы ее изучения [Текст] : учебное пособие / Б. Т. Мазуров, И. Е. Дорогова. – Новосибирск : СГГА, 2014. – 175 с. 26 Мазуров, Б. Т. Представление геодинамических систем в фазовом про-странстве [Текст] / Б. Т. Мазуров. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2016. – Новоси-бирск:СГУГиТ, 2016. – Т. 2. – С. 47 – 52. 27 Силаева, А. А. Особенности проектирования геодинамических полигонов на техногенных объектах [Текст] / А. А. Силаева. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2015. VIIIX Междунар. науч. конгр.: Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия»: сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 20–26 апреля 2015 г.) – Новосибирск: СГГА, 2015. – Т. 1. – С. 183 – 187. 28 Тимофеев, В. Ю. Деформации в юго–западной части байкальской рифто-вой зоны по измерениям методами GPS, светодальнометрии и деформографии [Текст]/ В. Ю. Тимофеев. // Вестник СГГА. – 2004. – № 9. – С. 16 – 21. 29 Тимофеев, А. В. Современные скорости смещений земной коры Горного Алтая и Западного Саяна [Текст] / А. В. Тимофеев. // ИнтерЭкспо Гео–Сибирь. – 2017. XIII Междунар. науч. конгр., (17–21 апреля 2017 г.), Новосибирск :Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Экономика. Геоэкология» : сб. материалов в 4 т. – Т. 3. – Новосибирск:СГУГиТ, 2017. – С. 138 – 143. 30 Шароглазова, Г. А. Методика выполнения высокоточных повторных геодезических измерений на Полоцком геодинамическом микрополигоне [Текст] / Г. А. Шароглазова, С. К. Товбас, А. Н. Соловьев // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. F, Прикладные науки. Строительство. - 2013. - № 8. - С. 114-117
Отрывок из работы

1 ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 1.1 Проектирование геодинамических полигонов Известно, что в местах длительного освоения залежей углеводородов, наблюдаются аномальные деформации, к примеру, обширные просадки земной поверхности, которые достигают весьма значительных величин (более метра). На ГЭС, вследствие постоянного изменения работы гидроагрегатов, возникает переменное давление на низовую грань сооружений, что также влияет на геодинамические процессы в приповерхностных геологических структурах. Также к деформациям и разрушению горных пород приводит процесс эксплуатации природных хранилищ газа. Эти причины вызывают необходимость принятия соответствующих мер по организации надежного оперативного контроля за состоянием приповерхностных геологических структур и размещенных на них сооружений. Контроль должен базироваться на комплексном подходе, включающем геодезические, геофизические, гидрогеологические и другие методы исследований. Нормативными документами, в целях отслеживания деформационных про-цессов, обусловленных геодинамическими изменениями, предусматривается со-здание геодинамических полигонов (ГДП) – целесообразно выбранных террито-рий, в пределах которых ведется комплекс регулярных астрономо–геодезических и гравиметрических наблюдений, нацеленный на определение количественных характеристик деформаций земной коры, а также на изучение развития этих явлений во времени. На таких полигонах создается система геодезических построений, которая должна быть запроектирована так, чтобы по возможности фиксировать всю интересующую исследователя информацию. ГДП используются для наблюдений и последующего изучения тектонических, техногенных, физико–химических и других процессов, обуславливающих изменение свойств и состояния пород [27]. При проектировании геодезических построений на ГДП необходимо макси-мально возможно учитывать имеющиеся данные о модели движений земной коры в данном районе, о его основных тектонических нарушениях и геологическом строении. Требуется, чтобы каждый ГДП являлся совокупностью взаимосвязанных профилей, которые должны пересекать существующие или предполагаемые разломы. Схемы контролирующих геодезических построений должны постоянно уточняться. К способам уточнения этих схем относятся: ? создание в отдельных, наиболее ослабленных тектоническими нарушениями районах локальных построений типа деформационных станций; ? расширение состава измерений гравиметрическими, спутниковыми и дру-гими определениями; ? увеличение частоты измерений. Проектирование геодинамической сети – задача довольно трудная, в связи с тем, что многие параметры не могут быть измерены непосредственно. Такие экспериментальные задачи выполняют с помощью математических моделей. Параметры, которые учитываются при построении модели любого геодинамического объекта, зависят как от времени, так и от пространственных координат пунктов наблюдений. В соответствии с этим результаты наблюдений рассматриваются как многомерные пространственно–временные ряды. Для создания адекватной пространственно–временной математической модели геодинамического объекта система наблюдений за ним должна состоять из комплекса разнородных наблюдений, как наземных, так и спутниковых [27]. В качестве исходных параметров следует использовать полученное от заказчика описание процесса. В случае если информация отсутствует или если она недостаточна, то следует провести теоретические расчеты возможных деформаций земной поверхности по приближенным формулам. В качестве исходной расчетной схемы для проектирования используется модель деформируемого пласта. При этом вариации пластового давления являются базовыми входными параметрами модели. Также обязательно учитываются геометрические размеры моделируемого объекта, такие как толщина, ширина и длина пласта, сжимаемость порового пространства горных пород. Математическая модель, построенная в результате обработки многомерных пространственно–временных рядов геодезических наблюдений, служит для решения таких важных задач, как прогнозирование поведение объекта и возможное управление им [27]. Математическое моделирование геодинамических объектов опирается, прежде всего, на данные о строении, составе и физических свойствах недр земли. Также, при моделировании следует учитывать, что земля, совместно с геосферами, ее геофизическими полями и внешними возмущающими воздействиями, представляет собой единую сложную природную систему. Теоретически можно неограниченно повышать точность моделирования объекта и всех его проявлений, учитывая все новые группы его признаков – от существенных до малозначительных. В интересах практики часто достаточно знать самые существенные признаки изучаемого объекта. Поэтому строят физический аналог объекта и по нему изучают его существенные признаки и проявления, или из всего множества параметров объекта измеряют только те, по которым можно изучить интересующие свойства и проявления объекта. Поиск адекватной динамической модели движений земной коры может быть выполнен с различной степенью точности в зависимости от качеств системы наблюдений (схема сети, точность, частота измерений), а решение задач оптимизации наблюдений непосредственно зависит от результатов структурной идентификации, т.е. разбиении всей геодинамической системы на блоки [27]. Процесс определения структуры адекватной математической модели движе-ния носит итерационный характер. Этот процесс включает в себя планирование измерений, наиболее информативных в отношения момента времени и координат точек, на которых следует проводить наблюдения. Изучение сложных геодинамических объектов необходимо вести с позиций системного подхода и системного анализа, рассматривая моделирование геодинамических систем и оптимизацию системы наблюдений в их взаимосвязи, выполняя идентификацию для достаточно широкого класса различных по структуре моделей–претендентов, а оптимизацию системы геодезических наблюдений) выполнять с учетом структурных математических моделей этих объектов. После этапа построения математической модели интересующего исследова-теля геодинамического объекта следует процесс проектирования сети. Одним из важных критериев построения геодинамических сетей на ГДП является опти-мальное количество пунктов в сети. Чтобы определить нужное количество пунк-тов, необходимо учитывать особенности геолого–тектонического строения участка (наличие геологических нарушений), стадию разработки месторождения (планируется ли строительство новых объектов нефтедобычи), степень его техногенной нагрузки (концентрация объектов обустройства), площадь участка и горного отвода, количество выделенных геоблоков; положение зон геодинамического риска относительно существующих и проектируемых сооружений. Пункты ГДП подразделяют на мобильные и стабильные, при этом мини-мальное количество стабильных пунктов должно быть не менее трех. Они закрепляются в условно–стабильном блоке земной коры. Чтобы геодезические наблюдения давали наглядное представление о развитии процесса оседания для прогнозирования возможных последствий и проектирования мер инженерной защиты необходимо, по возможности, точно выбирать места максимальных оседаний [27]. Структурно ориентированные построения ГДП находятся в прямой зависи-мости от формы и иерархии блочного массива территории, отличаются разной высотой расположения с закреплением в вершине и узлах пересечения разломов. Общим и актуальным для всех построений является требование располагать пункты с учетом предполагаемых линий разломов, разрывов и границ блоков. Крайние пункты закрепляются на местности фундаментальными реперами и выносятся не только за пределы границ горного отвода, но и за пределы контура ошибок наблюдений. Это позволяет с наибольшей эффективностью оценивать деформационные процессы. В качестве типов построения рекомендуется использовать следующие типы фрагментов геодезической сети: ? профильная линия; ? замкнутые концентрические полигоны; ? наблюдательные станции; ? деформационные сети. Чтобы оптимально запроектировать сеть необязательно на каждом объекте создавать фрагменты всех названных выше типов сетей. В каждом случае необходимо исходить из принципа минимальной достаточности. Из всего вышесказанного следует, что процесс строительства сложных инженерных объектов вне зависимости от своего назначения обязательно должен сопровождаться системой эколого–геодинамического мониторинга, а проекты строительства должны включать сведения о напряженно–деформированном состоянии массива горных пород, активности современных тектонических движений, как вертикальных, так и горизонтальных. Система мониторинга должна обеспечивать экологическую и геодинамическую безопасность объекта и относящейся к нему территории. Необходимо, чтобы программа мониторинга разрабатывалась отдельно для каждого проекта и содержала оптимальные методы наблюдений за деформационной ситуацией каждого конкретного объекта, оптимальный состав методов, а также аппаратурное методическое обеспечение и режим наблюдений, адекватные задачам мониторинга [27]. Также при проектировании геодинамических полигонов необходимо уделить внимание выбору модели движений земной коры территории, применение которой должно быть детально обосновано. Сама модель должна достаточно точно и полно показывать закономерности геодинамики объекта исследования. При этом необходимо, чтобы применяемая модель не противоречила алгоритму обработки первичной информации и последующей оценке геодинамического состояния объекта. [27] 1.2 Классические геодезические методы наблюдений на ГДП С применением геодезических методов в определениях движений земной поверхности удалось добиться существенных результатов, однако первое время их применение не позволяло достичь желаемой точности из–за значительных систематических ошибок. В настоящее время точность геодезических измерений возросла, разработан ряд специальных методик наблюдений за движениями земной поверхности, рекомендаций по проектированию геодезических построений и организации измерений, и геодинамические наблюдения ведутся регулярно. Для изучения современных движений земной коры применяются повторные геодезические измерения, суть которых заключается в том, что на геодезических пунктах геодинамического полигона измерения производятся многократно (циклами) через некоторые промежутки времени. После проведения очередного цикла измерений появляется возможность определения изменений взаимных положений центров пунктов, а следовательно, смещений и деформаций земной коры. Смещения пунктов обычно определяют относительно одного или нескольких опорных пунктов, условно принимаемых за стабильные [25]. Имеется другой способ выявления смещений земной коры. В этом способе из всех пунктов сети с помощью расчета для нескольких циклов локальных характеристик деформируемой поверхности выделяется группа наиболее устойчивых пунктов, с которыми связывают систему отсчета для вычисления смещений остальных пунктов. К устойчивости геодезических знаков, закладываемых на геодинамических полигонах, предъявляются повышенные требования. Первый цикл измерений рекомендуется выполнять не раньше, чем через год после закладки центров. Долгое время среди геодинамических исследований преобладали изучения вертикальных движений земной поверхности, которые на сегодняшний день яв-ляются более изученными по сравнению с горизонтальными. Существует боль-шое количество исследований, посвященных изучению вертикальных смещений земной поверхности в сейсмически активных областях, накоплен значительный опыт организации геодезических измерений в таких регионах, разработан ряд методов интерпретации данных повторного нивелирования. Для изучения вертикальных движений земной коры применяют геодезиче-ский метод повторного нивелирования, который заключается в выполнении высокоточных нивелирных работ на ГДП через некоторые временные промежутки. При этом наблюдения за изменениями высот пунктов выполняют относительно стабильного репера (нескольких реперов), который условно считается неподвижным. Наиболее устойчивыми являются реперы, заложенные в скальные породы, глубина заложения реперов зависит от породы, для различных районов установлена рекомендуемая глубина заложения [25]. Измерения проводятся на одних и тех же пунктах, также необходимо обеспечить неизменность средств измерения (нивелиры, рейки, наблюдатель) и условий их выполнения, что позволяет значительно снизить влияние систематических ошибок. С этой целью точки постановки реек жестко закрепляются на местности, а прибор устанавливается не на штатив, а на специальные бетонные столбы. При выполнении двух и более циклов нивелирования появляется возможность вычисления изменений высот реперов, а также скоростей изменения высот реперов за период времени между двумя циклами наблюдений. За исключением высокогорных районов, где сложно добиться такого уровня точности, и техногенных полигонов, заложенных в местах добычи полезных ископаемых, где проектируется нивелирование II класса, на геодинамических полигонах выполняют нивелирование I класса с более жесткими требованиями к точности и некоторым геометрическим параметрам, чем для государственных нивелирных сетей I класса. Поэтому выполняется особо тщательный отбор инструментов для выполнения измерений. С 1895 по 1992 г. исследовались вертикальные движения земной коры Кав-казского региона. Были проанализированы данные пяти циклов повторного нивелирования. При сравнительном анализе материалов разных лет выявлен знакопеременный и периодический характер движений, а также подъем Кавказского хребта (10–12 мм/год), предшествовавший Рачинскому землетрясению 1991 г. Нередко выполняемое на геодинамических полигонах нивелирование сопровождается гравиметрическими измерениями. Примерами таких полигонов могут служить Губкинский, Самотлорский ГДП, геодинамический полигон, заложенный на территории Ханты–Мансийского автономного округа [25]. Геодезические наблюдения за горизонтальными смещениями точек земной поверхности ранее проводились главным образом с помощью линейных измерений поперечников активных разломов и в виде сетей трилатерации и триангуляции. До появления глобальных спутниковых систем измерения выполнялись с помощью традиционных геодезических методов, при этом организовывались два уровня геодезических построений. Первый уровень представляет собой линейно–угловую сеть, полностью охватывающую деформируемую зону, а также прилегающие участки земной коры, не подверженные деформациям, обычно состоящую из 20–25 пунктов, с длинами сторон 6–15 км, и систему линий нивелирования I–II класса (отдельных линий или полигонов), расположенных поперек разломов. При этом максимально используются уже имеющиеся пункты государственной сети и по возможности совмещаются плановые и высотные пункты [25]. На наиболее активных разломах вдоль линий нивелирования рекомендуется также выполнять гравиметрические измерения. Гравиметрические пункты должны быть расположены с интервалом 5–6 км и совмещены с нивелирными реперами. На пунктах плановой сети с точностью не ниже 0,5» производят определение трех азимутов Лапласа и астрономических координат как минимум трех пунктов со средними квадратическими ошибками 0,2» для широты и 0,02» для долготы. По результатам измерений на пунктах первого уровня, а также по геофизическим и геологическим данным находятся зоны, подверженные тектонической активности и деформациям. На этих локальных участках организуют геодезические построения, называемые деформационными площадками, они и составляют второй уровень геодезических построений на прогностических ГДП. На таких локальных участках выполнялись высокоточные линейные измерения (иногда линейно–угловые) и прецизионное нивелирование. Схемы построений зависят от расположения глубинных разломов и характера распределения деформаций. Наиболее целесообразной фигурой для выявления деформаций и контроля смещений на локальных участках ГДП является геодезический четырехугольник. Построение располагают так, чтобы две его стороны лежали на разных блоках, примерно параллельно направлению разлома [25]. Определение размеров проектируемого прогностического ГДП может быть получено по некоторым эмпирическим формулам. Необходимая периодичность наблюдений определяется из аналогичной зависимости, время проявления предвестников землетрясений составляет: Т = 0,3 года для изучения предвестников землетрясения магнитудой M = 5; Т = 1,2 года – для землетрясений магнитудой М = 6; Т = 4–6 лет – для землетрясений магнитудой М = 7; Т = 20–25 лет – для землетрясений магнитудой М = 8. За этот период должно проводиться не менее трех циклов геодезических измерений. Приведенные значения условны и вычисленные по ним периоды между циклами измерений могут быть приняты в качестве максимально допустимых. На практике более частые измерения обладают большей информативностью и предоставляют больше возможностей для дальнейшей интерпретации [25]. 1.3 Современные спутниковые методы наблюдений геодинамических процессов В последнее время возрос интерес к изучению горизонтальных движений земной коры, что связано с появлением ГНСС–технологий. В настоящее время в большинстве случаев наблюдения за горизонтальными смещениями земной коры на прогностических полигонах выполняют с помощью метода спутниковых измерений [25]. Сегодня многие регионы и государства используют GNSS(ГНСС) – технологии, достаточно плотные сети пунктов, покрывающие их территории. Измерения в таких сетях выполняются в регулярном циклическом или даже мониторинговом режиме Online. Составляются многочисленные карты современных вертикальных и горизонтальных движений для тектонических плит и отдельных регионов. В начале 1990–х гг. спутниковые методы получили широкое применение для исследования геодинамических процессов. В настоящее время с применением GNSS–технологий организовано значительное количество сетей разных уровней: глобальная сеть IGS, более десяти региональных сетей (GEONET, EPN, CORS и др.) и более ста локальных деформационных GNSS–сетей. Глобальная сеть IGS объединила две самые большие глобальные сети CIGNET и FLINN, а также несколько сетей континентального масштаба Северной Америки, Западной Европы и Австралии. На сегодняшний день сеть включает более 360 постоянно действующих станций. Региональные геодинамические сети имеют размеры от 100 до 1 000 км, локальные сети (обычно не более 100 км) создаются, в основном, для изучения движений и деформаций земной поверхности территории отдельных объектов (ГЭС, районов добычи полезных ископаемых и др.). Измерения в локальных и региональных сетях могут выполняться непрерывно или в виде циклических наблюдений, также возможно построение сетей смешанного типа (с использованием одного или нескольких непрерывно работающих приемников). В Японии для получения непрерывных данных о смещениях земной поверхности реализована сеть спутниковых станций постоянного действия. В ближайшие годы возможно создание подобной объединенной сети постоянно действующих пунктов, покрывающей территорию Аляски, Чукотки, Камчатки, Курильских островов, Сахалина, дальневосточного побережья России, Японии, восточного побережья Китая для отслеживания предвестников землетрясений в этом регионе. Примером непрерывно действующих региональных спутниковых сетей мо-гут служить: сеть Швеции SWEDOS (в ее состав входит около 20 станций, равномерно распределенных по территории страны); Южно–Калифорнийская сеть SCIGN, включающая около 250 пунктов; европейская сеть EPN, включающая 152 станции; а также японская сеть GEONET, состоящая более чем из 1 000 пунктов. Ведутся исследования по созданию трехуровневой организации современных геодинамических построений. Первое звено представляет собой разреженную региональную сеть геодезических пунктов, расположенных на основных геологических структурах региона. Второе звено – сеть, расположенная в районах самых сильных землетрясений, длины сторон сети около 5–10 км. Эта сеть, как правило, совпадает с существующими прогностическими ГДП, наблюдения в сети выполняются в основном спутниковыми методами. Третье звено – локальные построения в приразломных зонах и на активных границах морфоструктур. Для наблюдений на пунктах третьего звена возможно применение современных электронных тахеометров, позволяющих выполнять линейные измерения с точностью не ниже 1–2 ррm и угловые измерения с точностью 0,5" [25].
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Геодезия, 83 страницы
2075 руб.
Дипломная работа, Геодезия, 70 страниц
1750 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg