geologyИзвестия высших учебных заведений. Геология и разведкаProceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration0016-77622618-8708Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting10.32454/0016-7762-2023-65-2-67-73geology-899Research ArticleГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИGEOPHYSICAL METHODS OF PROSPECTING AND EXPLORATIONОпыт амплитудно-частотной оценки колебания грунтов в диапазоне 0,05–0,5 Гц с использованием чувствительного элемента гравиметра ГНУ-КВExperience of amplitude-frequency estimation of ground vibrations in the range of 0,05–0,5 Hz using the sensing element of the GNU-KV gravimeterБеловА. П.BelovA. P.

Белов Алексей Павлович – кандидат геолого-минералогических наук, доцент

23, ул. Миклухо-Маклая, г. Москва 117997

тел.: +7 (495) 255-15-10, доб. 21-52

 

Alexey P. Belov – Cand. of Sci. (Geol.-Min.), Assoc. Prof.

23, Miklukho-Maklaya str., Moscow 117997

tel.: +7 (495) 255-15-10, ext. 21-52

belovap@mgri.ruЛобановА. М.LobanovA. M.

Лобанов Александр Михайлович – кандидат технических наук, доцент

23, ул. Миклухо-Маклая, г. Москва 117997

тел.: +7 (495) 255-15-10, доб. 21-52

 

Alexander M. Lobanov – Cand. of Sci. (Tech.), Assoc. Prof.

23, Miklukho-Maklaya str., Moscow 117997

тel.: +7 (495) 255-15-10, ext. 21-52

lobanovam@mgri.ruЕрохинА. М.ErokhinA. M.

Ерохин Александр Михайлович – руководитель экспертно-методической группы подразделения ИТ

4, кор. 2, Макарова, г. Тверь 170002

тел.: + 7 (915) 724-82-76

Alexander M. Erokhin – Head of the Expert and Methodological Group of the IT department

4 bld. 2, Makarova str., Tver 170002

tel.: +7 (915) 724-82-76

erokhin_am@petroviser.ruФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»РоссияSergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological ProspectingRussian FederationООО «Петровайзер»Россия«Petroviser»Russian Federation202320062023026773Copyright © Белов А.П., Лобанов А.М., Ерохин А.М., 20232023Белов А.П., Лобанов А.М., Ерохин А.М.Belov A.P., Lobanov A.M., Erokhin A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/899Введение

Введение. Чувствительный элемент отечественного гравиметра ГНУ-КВ представляет собой низкочастотный вертикальный сейсмограф Б.Б. Голицына, превосходящий по чувствительности к колебаниям грунтов современные промышленные сейсмографы типа СМ-3КВ, используемые на практике для регистрации вибрационных полей. Коллективом геофизиков МГРИ гравиметр ГНУ-КВ был адаптирован для работы в режиме портативной сейсмологической станции для регистрации естественных сейсмических колебаний в диапазоне частот 0,05–0,5 Гц. Учитывая эквивалентность гравитационного и инерциального поля, можно сказать, что опробованная технология позволяет не только обнаруживать низкочастотные колебания грунтов, но и оценивать возникающие при этом ускорения и амплитуды смещения грунтов для указанных частот.

Цель

Цель. Исследование возможности прибора ГНУ-КВ для регистрации и количественной оценки амплитуды колебания грунтов в мкм и в мГал.

Материалы и методы

Материалы и методы. Опробование метода определения аномальных участков повышенной вибрации грунтов путем регистрации с помощью гравиметра ГНУ-КВ колебаний грунтов в двух точках: в районе УЛК МГРИ и в районе РУДН вблизи тоннеля метро.

Результаты

Результаты. В ходе исследования с целью определения амплитуды колебания грунтов в микрометрах и ускорения в см/с2×10-3 (в мГал) был определен переводной коэффициент между результатами оцифрованного сигнала колебаний индикатора – маятника ГНУ-КВ и инерционными ускорениями в мГал.

Заключение

Заключение. Проведенные исследования подтверждают возможности прибора ГНУ-КВ для количественной оценки физических параметров колебаний грунтов.

Background

Background. The responsive element of the GNU-KV Russian gravimeter comprises a Golitsyn lowfrequency vertical seismograph, which outperforms modern industrial SM-3KV seismographs in terms of sensitivity to ground vibrations. A team of geophysicists at the Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting modified the construction of GNU-KV to adapt this device to work in the mode of a portable seismological station for recording natural seismic vibrations in the frequency range of 0.05–0.5 Hz. Given the equivalence of gravitational and inertial fields, the presented technology is capable of not only detecting low-frequency ground vibrations, but also estimating accelerations and amplitudes of ground displacement at these frequencies.

Aim

Aim. To investigate the capabilities of the GNU-KV gravimeter for recording and estimating the amplitude of ground vibrations in mm and mGal.

Materials and methods

Materials and methods. The proposed method for determining the anomalous areas of increased ground vibration using a GNU-KV gravimeter was tested in two geographical sites: in the vicinity of the Educational and Laboratory Complex of Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting and in the area of the RUDN University near a subway tunnel.

Results

Results. When determining the amplitude of ground vibrations in mm and their acceleration in mGal, the conversion coefficient for the results of a digital signal obtained by GNU-KV and inertial accelerations in mGal was determined.

Conclusion

Conclusion. The conducted studies confirm the capabilities of the GNU-KV gravimeter for the quantitative estimation of ground vibrations.

гравиметр ГНУ-КВамплитудно-частотная характеристика колебаний грунтовтехногенный микросейсмический фонсейсмограф СМ-3КВGNU-KV gravimeteramplitude-frequency characteristicground vibrationstechnogenic microseismic backgroundSM-3KV seismographReferencesБуллен К.Е. Плотность Земли. // Под ред. В.Н. Жаркова. М.: Мир, 1978. С. 308—340.Bullen K.E. Earth Density // Ed. by V.N. Zharkov. Moscow: Mir, 1978. P. 308—340 (In Russian).Торге В. Гравиметрия // Под ред. А.П. Юзефовича. М.: Мир, 1999. С. 75—76.Torge V. Gravimetry // Ed. by A.P. Yuzefovich. Moscow: Mir, 1999. P. 75—76 (In Russian).Лобанов А.М., Романов В.В. Перспективы гравиметрии при изучении динамически нестабильных природных объектов // Разведка и охрана недр. 2015. № 7. С. 42—46.Lobanov A.M., Romanov V.V. Prospects of gravimetry in the research of dynamically unstable natural objects // Exploration and protection of mineral resources. 2015. No. 7. P. 42—46 (In Russian).Николаевский В.Н. Изменения сейсмических волн из-за присутствия газа в пластах // Геофизика. 2014. № 3. С. 14—20.Nikolaevsky V.N. Changes in seismic waves due to the presence of gas in formations // Geophysics. 2014. No. 3. P. 14—20 (In Russian).Лобанов А.М., Каххоров У.Х., Гарбацевич В.А. Опыт регистрации инфранизкочастотных гравиинерциальных колебаний. Троицк: ИЗМИРАН, 2012.Lobanov A.M., Kakhkhorov U.H., Gorbatsevich V.A. The experience of recording infra-low-frequency gravitational inertial oscillations. Troitsk: IZMIRAN, 2012 (In Russian).Бережной Д.В., Бирляцев Е.В., Бирляцева Т.Е., Кипоть В.Л., Рыжов В.А., Тумаков Д.Н., Хромченков М.Г. Анализ спектральных характеристик микросейсм как метод изучения структуры геологической среды. Казань: КГУ, 2008. С. 360—386.Berezhnoy D.V., Biryaltsev E.V., Belyavtseva T.E., Kipot V.L., Ryzhov V.A., Tumakov D.N., Khramchenkov M.G. Analysis of spectral characteristics of microseisms as a method of studying the structure of the geological environment. Kazan: KSU. 2008. P. 360—386 (In Russian).Birkelo B., Duclos M., Artman B., Schechinger B., Witten B., Goertz A., Weemstra K., Hadidi M.T. A passive low-frequency seismic survey in Abu-Dhabi. SEG, Denver, 2010.Birkelo B., Duclos M., Artman B., Schechinger B., Witten B., Goertz A., Weemstra K., Hadidi M.T. A passive low-frequency seismic survey in Abu-Dhabi. SEG, Denver, 2010.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.