Система непрерывного мониторинга параметров трещин в горном массиве на основе резистивных датчиков

Резюме

Актуальность работы. Крупные обвалы скальных склонов играют ключевую роль не только в преобразовании ландшафтов в долгосрочном плане, но и представляют угрозу населенным пунктам и инфраструктуре хозяйственной деятельности человека. Механизмы обвальных процессов изучаются в мире многими геологами и геофизиками, для этого используются различные методы, как дистанционного зондирования, так и методы, предусматривающие использование датчиков, установленных непосредственно на исследуемом участке. Важным моментом исследований потенциально обвальных массивов является изучение физических процессов, связанных с механизмом образования трещин в горных породах, деформаций, аномальных наклонов, происходящих перед обвалом. Для этого применяются различные методы мониторинга, например, сейсмометрические, деформационные, наклонометрические и др. Целью исследований является создание системы для мониторинга, позволяющей осуществить контроль над состоянием неустойчивых горных массивов с помощью высокоточных непрерывных наблюдений за изменением ширины трещин. Методика исследований. Особенность разработки – полная автоматизация измерений с помощью персонального компьютера и GSM-модема связи. Для измерения изменения размеров трещин используется резистивный датчик, сопряженный с 16-разрядным аналого-цифровым преобразователем марки ЛА-50USB и ПК, программа которого производит осреднение данных для каждого часа и раз в сутки отправляет таблицу данных за 24-часовой период автоматически получателю по электронной почте. Точность измерений линейного датчика составляет ±10 мкм. Результаты синхронных измерений ширины трещины на неустойчивом скальном массиве циферблатным и резистивным датчиками перемещения показывают совпадение общего тренда в сторону ее расширения до 2000 мкм. Методом непрерывной регистрации с электронным датчиком получена запись кратковременного аномального изменения ширины трещины, имеющего ступенчатую форму амплитудой 500 мкм. Природа данной аномалии неизвестна. На другом массиве с вертикальными трещинами установлено наличие суточного хода ширины трещины, связанного с термическими напряжениями в скальном массиве, вызванными солнечной радиацией и температурой воздуха. В период нагревания поверхности скального массива солнечной радиацией, начиная от 10 ч до 13 ч, наблюдается резкое увеличение ширины трещины.