Прикладное значение исследований вариаций гравиметрического поля

Leading engineer of the educational laboratory of complex problems of geophysics and engineering geology

Saratov national research state University. N. G. Chernyshevsky

Russia, Saratov

Volkov B. A.

undergraduate student

Saratov national research state University. N. G. Chernyshevsky

Russia, Saratov

Master’s student

Saratov national research state University. N. G. Chernyshevsky

Russia, Saratov

APPLIED SIGNIFICANCE OF RESEARCHES

OF VARIATIONS OF THE GRAVIMETRIC FIELD

Annotation. In this work, formed the base values of the variations of the gravitational field, made in the building. The values and changes of the gravimeter tilt angles during the recordings are considered. A certain synchronism of changes in the angles of inclination of the device and variations of the gravitational field was found. The presence of such studies may allow monitoring of structures as gigantic, such as the Crimean bridge, and objects susceptible to destruction.

Во время работ студенческой партии, организованной сотрудниками и студентами геологического факультета СГУ имени Н.Г. Чернышевского был собран большой объём геолого-геофизического материала.

В частности, получены значения вариаций гравитационного поля с помощью гравиметра, эпизодически востребованные для определения дрейфа нулевой линии. В данной работе рассмотрены не собственно гравиметрические показания, а значения и изменения углов наклона гравиметра во время выполняемых записей. Гравиметр, на котором осуществлялись записи, в процессе исследования дрейфа за период с 2012 по 2018 год, перемещался по шестому учебному корпусу университета, расположенному в центральной части города Саратова на Привокзальной площади.

На приведенных ниже графиках показано смещение угла наклона по оси X (синий график), изменение угла наклона по оси Y (зеленый), вариации гравитационного поля, рассчитанные по формуле Лонгмана (красный). Запись сезонных исследований за период с 12 августа по 20 ноября 2012 года отображается на первом рисунке, когда гравиметр располагался в здании. Можно считать, что измерения велись относительно фундамента корпуса.

На диаграмме рисунка 1 видно, что существует определённая синхронность изменения углов наклона прибора и вариаций гравитационного поля.

Рисунок 1.Графики вариации гравитационного поля и параметры углов наклона гравиметра

Второй рисунок является частью записи, выполненной с 20 ноября 2014 года по 6 февраля 2015 года в подвальном помещении этого же здания.

Как видим, графики на рисунке 2 резко отличаются от первого рисунка. Они более сглажены и на них не видна синхронность между изменениями углов наклона и вариациями гравитационного поля, хотя просматривается более высокий уровень флуктуации кривых.

Рисунок 2. Графики вариации гравитационного поля и параметры углов наклона гравиметра.

С учетом теоретических положений, полагаем, что при проведении данных экспериментов нам удалось записать нечто среднее между вибрациями фундамента здания и смещением центра масс, представленного в основном Землёй, Луной и Солнцем как планетами.

Приняв учебный корпус за абсолютно неподвижный объект, нами были построены графики рисунка 3 и 4 - проекции центра масс на плоскость, проходящую через центр земли и перпендикулярную отрезку, опущенному из учебного корпуса к центру Земли, выраженные в угловых величинах.

Различный характер поведения кривых, прежде всего, говорит об относительной независимости фундаментов здания собственно корпуса и его подвала. Уже это говорит о том, что наличие подобной аппаратуры в многоканальном или многодатчиковом, варианте позволяет вести мониторинг сооружений как исполинских, типа крымского моста, так и объектов подверженных разрушению.

Рисунок 3. Смещение центра масс в угловых секундах в плоскости, перпендикулярной отрезку, мысленно опущенному из корпуса в точку центра Земли при условии неподвижности корпуса.

Рисунок 4. График смещения центра тяжести масс в угловых секундах.

Прикладное значение выявленные эффекты имеют и для распространенной в последнее время тематики геодинамических полигонов. Имея подобные методики в сегменте инженерной геологии, в режиме реального времени можно будет оценить и устойчивость заложенных реперов и соответственно геоморфологические особенности местности. Наиболее интересные данные, скорее всего, будут в зонах оползней, плывунов, соляных куполов, разломов, что дает основание использовать новую методику в разнообразных геологических задачах.