Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблем изучения неоднородности и пространственной изменчивости свойств массива горных пород 13
1.1. Изученность вопроса неоднородности и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий 14
1.1.1. Характер неоднородностей и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий 17
1.1.2. Типы пространственной изменчивости инженерно-геологических условий 20
1.1.3. Степень неоднородности и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий 23
1.2. Пространственная изменчивость свойств горных пород, как фактор, влияющий на определение оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин 26
1.3. Методы, используемые для определения оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин 27
1.3.1 Определение необходимого числа скважин для инженерно-геологических исследований геологических объектов на основе аналитического метода 29
1.3.2. Определение рационального расстояния между инженерно-геологическими скважинами на основе аналитического метода... 31
Глава 2. Инженерно-геологическая характеристика Эльгинского каменноугольного месторождения 38
2.1. Стратиграфия 41
2.2. Тектоника 52
2.3. Петрофизическая характеристика углевмещающих пород 55
2.4. Геокриологические условия месторождения 59
2.5. Гидрогеологические условия 68
2.6. Угленосность и запасы Эльгинского месторождения 72
Глава 3. Оценка неоднородности и пространственной изменчивости свойств массива горных пород и прогнозирование сети инженерно-геологических скважин Эльгинского каменноугольного месторождения... 75
3.1. Прогноз прочностных свойств массива горных пород Эльгинского каменноугольного месторождения 75
3.1.1. Преобразование, разбраковка и интерпретация данных геофизических исследований скважин 76
3.1.2. Определение пределов прочности на одноосное сжатие и одноосное растяжение по методике ГИС-2 79,
3.2. Оценка неоднородности и пространственной изменчивости свойств массива горных пород 87
3.2.1. Оценка площадной неоднородности (мера неоднородности) 87
3.2.2. Коэффициент пространственной изменчивости 94
3.2.3. Расчет значений средневзвешенного коэффициента пространственной изменчивости и относительной энтропии 97
3.3. Прогноз оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин на основе данных об относительной энтропии 99
3.4. Оценка достоверности определения неоднородности и пространственной изменчивости 111
3.4.1. Оценка подчинения исходных данных нормальному закону распределения 114
3.4.2. Оценка наличия доли закономерной изменчивости в выборке по исходным данным 117
3.4.3. Оценка количества инженерно-геологических скважин и размерности сети их распределения на основе вариационного метода 125
3.4.4. Оценка количества инженерно-геологических скважин и размерности сети их распределения на основе метода Д.А. Казаковского 132
3.4.5. Оценка достоверности 134
Глава 4. Разработка алгоритма и программного обеспечения прогноза неоднородности, пространственной изменчивости и размерности сети инженерно-геологических скважин геологического объекта 143
4.1. Алгоритмы расчетных модулей автоматизированной системы 144
4.2. Программное обеспечение расчета размерности сети инженерно-геологических скважин (автоматизированная система) 144
4.3. Практическое применение автоматизированной системы при расчете углов наклона устойчивых откосов борта карьера 156
Заключение 174
Литература 177
Приложение 190
- Пространственная изменчивость свойств горных пород, как фактор, влияющий на определение оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин
- Петрофизическая характеристика углевмещающих пород
- Оценка неоднородности и пространственной изменчивости свойств массива горных пород
- Программное обеспечение расчета размерности сети инженерно-геологических скважин (автоматизированная система)
Введение к работе
Актуальность. Южно - Якутский бассейн является основной сырьевой базой коксующихся и энергетических углей на Востоке России. Промышленно - экономическую ценность и конкурентоспособность, как на внутреннем, так и на внешнем рынке Южно - Якутских углей во многом определяют их технологические характеристики, горно-геологические и инженерно-геологические условия месторождений.
Угольные месторождения Южно - Якутского бассейна отличаются особенностями инженерно-геологических условий: наличие островной многолетней мерзлоты, изменчивость физико-механических свойств (ФМС) углевмещающих пород, как по площади месторождений, так и с глубиной залегания угольных пластов, а также наличие сильной трещиноватости угленосных толщ, которая возрастает вблизи разрывных нарушений и осевых частей складчатых структур и т.д. В связи с этим повышаются требования к изучению не только технологических характеристик углей, но и инженерно-геологических условий месторождений.
На основе инженерно-геологических данных массива горных пород выбирают оптимальные проектные решения разработки месторождения, в связи с чем затраты на инженерно-геологические работы оправдываются при строительстве и эксплуатации шахт и карьеров.
Эффективность и безопасность разработки месторождения в значительной мере зависят от достоверности и надежности исходных данных, используемых при проектировании карьеров и в период их строительства и эксплуатации.
Достоверность и надежность исходных данных о геологическом строении месторождения в значительной степени зависят от геометрически правильного выбора сети геологоразведочных и инженерно-геологических скважин, которая
оказывает существенное влияние на достоверность изучения инженерно-геологических условий месторождения. Большое влияние на выбор сети опробования, кроме литолого-фациальной изменчивости разреза угленосной формации в плане и с глубиной, оказывает пространственная изменчивость физико-механических свойств углевмещающих пород, которые лежат в основе проектирования горнодобывающих предприятий. Поэтому оценка пространственной изменчивости свойств массива горных пород является крайне актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнялась по планам НИР Министерства образования РФ (область «Горные науки» и «Науки о Земле») в рамках тем: «Разработка методов изучения горно-геологических условий разработки угольных месторождений с использованием геофизических исследований скважин» 552.08; 550.832, «Государственная поддержка региональной научно-технической политики высшей школы и развитие ее научного потенциала» 2001/2002 г.; «Построение геолого-геофизических моделей прогноза состояния и поведения массива горных пород при технологических воздействиях», № госрегистрации 2751499, 2002/2003 г; «Изучение пространственной изменчивости свойств углепородного массива на основе геолого-геофизической информации в условиях Южно-Якутского угольного бассейна» 550.832:622.333, «Федерально-региональная политика в науке и образовании», 2003/2004 г.
Цель работы - разработать автоматизированную систему оценки пространственной изменчивости свойств массива горных пород и прогнозирования плотности сети разведочных инженерно-геологических скважин для повышения эффективности инженерно-геологических исследований при разведке угольных месторождений.
Идея работы заключается в оценке пространственной изменчивости свойств массива горных пород и прогнозировании на ее основе оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин с целью получения достоверных сведений, необходимых при проектировании горных предприятий.
7 Задачи исследований:
выполнить анализ факторов, определяющих пространственную изменчивость свойств массива горных пород, а также существующих методов их прогноза;
проанализировать инженерно-геологические условия Эльгинского каменноугольного месторождения и установить основные факторы, определяющие изменчивость свойств массива горных пород;
разработать метод оценки пространственной изменчивости свойств массива горных пород, позволяющий спрогнозировать оптимальную плотность сети инженерно-геологических скважин, в процессе разведочных работ на угольных месторождениях, с обоснованием достоверности разработанного метода;
разработать автоматизированную систему оценки пространственной изменчивости свойств массива горных пород и прогнозирования плотности сети инженерно-геологических скважин; доказать детальность, оперативность, достоверность использования разработанной системы при прогнозе устойчивости горных пород в откосах бортов карьера.
Объектом исследований является массив углевмещающих горных пород нижнемелового, среднеюрского и верхнеюрского возраста Эльгинского каменноугольного месторождения Южно-Якутского бассейна.
Методы исследований:
анализ и обобщение материалов о методах прогноза пространственной изменчивости, используемых при изучении месторождений полезных ископаемых;
факторный анализ свойств, строения и состояния углепородного массива;
методы исследования процессов разрушения и деформации твердых тел при изучении физико-механических свойств массива горных пород;
математические методы преобразования, интерпретации геологической информации и моделирования свойств и состояния массива горных пород;
методы математической статистики и корреляционного анализа при обработке экспериментальных данных, а также инженерно-геологические методы изучения месторождении полезных ископаемых;
вероятностно-статистические методы;
метод многофакторного анализа при прогнозе устойчивости горных пород в откосах бортов карьера.
Научные положения, выдвигаемые на защиту:
Основными факторами, определяющими пространственную изменчивость свойств массива горных пород, являются: петрографический состав горных пород, современное тектоническое строение месторождения, наложение термального типа метаморфизма на региональный тип метаморфизма, криогенная обстановка на месторождении и замкнутая гидрогеологическая сеть месторождения.
Разработанный метод оценки пространственной изменчивости синтезирует в себе относительную энтропию, как меру неоднородности геологической среды, средневзвешенный коэффициент пространственной изменчивости свойств горных пород, что является необходимым и достаточным условием для прогноза оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин.
Созданная автоматизированная система, основой которой является комплекс вычислительных программ, разработанных с применением математических методов преобразования и интерпретации геологической информации, позволяет оценить изменчивость свойств массива горных пород и на ее основании прогнозировать оптимальную плотность сети инженерно-геологических скважин.
Достоверность научных положений, выводов и результатов исследований подтверждается:
9 достаточным объемом экспериментального материала (изучено 160 скважин), полученного на Эльгинском каменноугольном месторождении Южно - Якутского бассейна;
корректной постановкой задач на основе фундаментальных законов физики прочности твердых тел, методов математической статистики и математических методов преобразования и интерпретации геологической информации;
высокой достоверностью и надежностью разработанного метода оценки пространственной изменчивости и прогноза оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин (значение критерия Фишера F=\,62 при его критическом значении FKpum=3,47), полученной при проверке математических гипотез на основе однофакторного дисперсионного анализа.
Научная новизна работы заключается в следующем: установлены факторы (петрографический состав горных пород, современное тектоническое строение месторождения, наложение термального типа метаморфизма на региональный тип метаморфизма, криогенная обстановка на месторождении и замкнутая гидрогеологическая сеть месторождения), определяющие изменчивость свойств массива горных пород Эльгинского каменноугольного месторождения; разработан метод количественной оценки пространственной изменчивости свойств массива горных пород;
уточнена степень сложности месторождений классами по степени неоднородности, определяемой пространственной изменчивостью свойств массива горных пород месторождения;
разработано программное обеспечение метода оценки пространственной изменчивости массива горных пород и прогноза оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин по данным прочностных свойств массива горных пород.
10 Личный вклад автора заключается в:
1) выполнении анализа факторов, определяющих пространственную
изменчивость свойств массива горных пород;
установлении ограниченности существующих методов прогноза плотности сети скважин;
выявлении факторов, определяющих изменчивость свойств массива горных пород Эльгинского каменноугольного месторождения;
разработке метода оценки пространственной изменчивости свойств массива горных пород;
обосновании эффективности прогноза оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин для условий Эльгинского каменноугольного месторождения;
разработке программного обеспечения:
а) для оценки пространственной изменчивости свойств массива
горных пород;
б) для прогноза оптимальной плотности сети инженерно-геологических
скважин.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследования позволяют:
по установленным инженерно-геологическим особенностям месторождения выбрать оптимальный метод изучения свойств, строения и состояния природного массива горных пород;
производить оценку пространственной изменчивости свойств массива горных пород;
эффективно и достоверно производить прогноз оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин по данным о пространственной изменчивости свойств массива горных пород, полученным по разработанному методу;
- оперативно и достоверно прогнозировать устойчивость горных пород в откосах бортов карьера на любом участке ведения горных работ.
Реализация результатов. Научные результаты и разработанный автором метод оценки пространственной изменчивости и прогноза оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин реализованы при детальной разведке Эльгинского месторождения Токийского угленосного района и Юго-восточном участке Чульмаканского месторождения Алдано-Чульманского угленосного района.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: II городской научно - практической конференции студентов аспирантов и молодых ученых, посвященной 20 -летию профессионального образования в Южной Якутии (Нерюнгри, 2001г.); научной конференции студентов и молодых ученых PC (Я) «Лаврентьевские чтения» (Якутск, 2003г.); III и IV региональной научно -практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Нерюнгри, 2002 и 2003гг.); VI международной конференции «Новые идеи в науке о земле» (Москва, 2003г.); II Республиканской научно-практической конференции (г. Нерюнгри, 19-20 октября 2004 г.); X Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2004» (Кемерово, 2004г.), научно-техническом совете предприятия ХК ОАО «Якуту го ль».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и текстовых приложений, изложенных на 236 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, 23 таблицы, 5 текстовых приложений, список литературы из 111 наименований.
Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю к.т.н. Ю.Н. Скоморошко, а также док. тех . наук,
12 профессору Н.Н. Грибу и док. геол.-мин. наук, профессору В.М. Никитину за постоянное внимание к работе и поддержку на всех ее этапах подготовки, сотрудникам Технического института (филиал) ГОУ ВПО ЯГУ в г. Нерюнгри
к.т.н. А.А. Сясько, А.В. Качаеву, ГГГП «Южякутгеология» М.И. Логинову
СМ. Солошенко, ОАО «Якутуглестрой» Т.И. Кузнецовой и К.В. Булачеву за помощь, ценные советы и критические замечания.
Пространственная изменчивость свойств горных пород, как фактор, влияющий на определение оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин
Как уже отмечалось выше, количественная характеристика наблюдаемой пространственной изменчивости непосредственно связана с густотой (плотностью) сети наблюдения проводимых исследований и не имеет смысла без указания параметров этой сети. При разведке геологического объекта возникает вопрос обоснования геометрии инженерно-геологической сети, и количества разведочных пересечений, приходящихся на исследуемый объем недр. При соблюдении стадийности разведочных работ возникает возможность по первично предложенной густоте сети наблюдения количественно оценить пространственную изменчивость свойств исследуемого геологического объекта, а затем спрогнозировать на основе полученных результатов более детальную сеть наблюдений для дальнейших исследований. Оптимальные размеры сети наблюдения позволяют наиболее эффективно провести геологическое изучение месторождения.
Определение плотности и размеров ячеек сети наблюдения производится на основании предполагаемой и прогнозируемой пространственной изменчивости исследуемых свойств месторождения. Решающим при этом, является наиболее изменчивое его свойство, для выяснения которого необходимо максимальное число разведочных пересечений и наблюдений, а следовательно, и разведочных выработок (скважин).
При изучении инженерно-геологических условий и разведке месторождений полезных ископаемых, по утверждению А.Б. Каждана [38], нас интересует в первую очередь пространственная изменчивость их важнейших свойств, которая может быть выражена только ее закономерной составляющей. Закономерная пространственная изменчивость позволяет оценить характер анизотропии исследуемого параметра (признака) по различным направлениям, а ее характеристика служит основой для рационального ориентирования сети наблюдений и более точного выбора расстояний между смежными точками наблюдений по каждому из рассматриваемых направлений. Случайная же пространственная изменчивость оказывает непосредственное влияние на статистическую оценку средних характеристик изучаемого свойства, определяя тем самым число наблюдений, которое необходимо для достижения желаемой достоверности средних оценок.
Таким образом, при определении оптимальной плотности сети инженерно-геологических скважин по исследуемым параметрам необходимо определять случайную и закономерную составляющие пространственной изменчивости этого параметра.
Для определения рациональной разведочной сети на основании опыта разведки и разработки изучаемого месторождения или ему подобного применяются экспериментальные и аналитические методы. К первым относятся способы: сравнения данных разведки и эксплуатации месторождения; разряжения разведочной сети. Вторые представлены приемами математической статистики [38].
Способ сравнения данных разведки и эксплуатации по месторождению или его части позволяет выяснить величины погрешности разведочных данных при той или иной плотности сети, что является основанием для выбора последней. Очевидно, что рациональной может быть признана и рекомендована для разведки данного или другого аналогичного месторождения такая сеть, которая позволяет определять значения запасов полезного ископаемого и параметров их подсчета с допустимыми погрешностями относительно фактических их значений, полученных в результате отработки месторождения или его части.
Способ разряжения представляет собой серию сопоставлений исследуемых величин, вычисленных по разведочным сетям различной плотности. При этом самые густые сети, выполненные при детальной разведке или при подготовке тел к отработке, принимаются за эталон. Естественно, что наиболее доступным эталоном служат данные эксплуатационной разведки, которые опираются на большое число измерений и анализов проб в пределах относительно небольших участков - эксплуатационных блоков. Сравнения исследуемых величин и параметров их подсчета, вычисленных, но разряженным сетям различной плотности, с эталонными значениями этих величин при наиболее густой сети позволяют выяснить расхождения между теми и другими. Эти величины расхождений характеризуют погрешность разведочных данных при редких сетях относительно данных при эталонной сети. Выясненные таким образом погрешности при сетях различной плотности позволяют выбрать наиболее подходящую сеть в зависимости от требуемой точности разведки аналогичного объекта [38].
Аналитический способ основан на применении элементарных формул математической статистики и используются для определения необходимого числа разведочных пересечений при заданном значении погрешности. Задаваясь какой-либо погрешностью, необходимо еще решить вопрос о допустимости в отдельных случаях превышения этого значения погрешности, т.е. о вероятности определения.
Петрофизическая характеристика углевмещающих пород
Физические свойства горных пород осадочного комплекса Эльгинского месторождения изучались по данным геофизических исследований скважин и лабораторных определений. Под физическим свойством породы понимается её особое поведение (ответная реакция) при воздействии на неё определенных физических полей или сред. Эти свойства являются объективным количественным отражением минерального состава, структуры, условий возникновения горной породы и её геологической истории.
Физические свойства осадочных пород определяются двумя группами факторов, а именно: генетическими условиями их образования (первичные факторы) и процессами преобразования и окаменения (вторичные факторы). К генетическим факторам относятся: вещественный; фациальный и гранулометрический составы пород; тип и состав цемента; количество растительных остатков в породе [90].
Основными факторами преобразования пород в процессах их окаменения являются: давление, создаваемое толщей покрывающих пород; температура, обусловленная геотермическим градиентом земли и глубиной погружения пород; подземные воды и минеральные растворы [12, 17, 18].
Изменения физических свойств пород, происходящие при погружении их, являются необратимыми и характеризуются теми значениями физических параметров, которых они достигли на максимальной глубине погружения в период прогрессивного эпигенеза. Исключением является зона выветривания, в которой происходят глубокие и быстрые изменения пород.
Предложенная профессором В.В. Гречухиным петрофизическая классификация угольных месторождений [18] основывается на изменении физических параметров горных пород: пористости (Кп), минералогической плотности (8м), объёмной плотности абсолютно сухих (5с) и насыщенных водой (5н) пород, скорости распространения упругих волн (Vp), удельного электрического сопротивления (рп), потенциалов собственной (Ucn) и вызванной поляризации (Шп) и интенсивности естественного гамма-излучения (Гу). Согласно этой классификации месторождения Токийского угленосного района относятся к группе «с» второго класса месторождений и соответствуют типовому петрофизическому разрезу VIII стадии метаморфизма, марке жирных углей (рис. 2.5.) [24]. Основные геофизические параметры для различных литотипов углевмещающих пород месторождения приведены в табл. 2.3.
Однако, петрофизический разрез Эльгинского месторождения не является классическим для регионального типа метаморфизма по В.В. Гречухину [17]. Согласно В.М. Желинскому [30], В.М. Власову [99], С.А. Топорцу [90] присутствие мощного магматического очага в западной части Токийского угленосного района наложило свой отпечаток на процессы метаморфизма в этой зоне в виде аномального геотермического поля. Наложение термального типа метаморфизма внесло свои коррективы в петрофизический разрез Эльгинского месторождения (рис. 2.6.) [66] и согласно классификации С.А. Топорца [90] комплекс изменений углей и пород относится к III петрофизической группе пород.
Таким образом, наличие аномального геотермического поля оказало существенное влияние на изменение физических свойств пород, а соответственно является и одним из факторов влияющих на пространственную изменчивость свойств массива горных пород для условий Эльгинского каменноугольного месторождения.
Также стоит отметить, что в соответствии с проведенным исследованием в работе [81] и с учетом сказанного выше литологическое расчленение разреза по данным геофизическим исследованием скважин является весьма затруднительным, но определение физико-механических свойств пород по данным геофизическим исследованиям скважин без предварительного лито логического расчленения возможно. В табл. 2.4. приведены основные физико-механические параметры углевмещающих пород Эльгинского месторождения.
В формировании современного рельефа Токийской впадины, к которой приурочено Эльгинское каменноугольное месторождение, значительную роль сыграли ледники горно-долинного оледенения, следы которых сохранились повсеместно в пределах южной части впадины.
По характеру рельефа и геокриологическим условиям впадину можно подразделить на два различных участка: среднегорье (западный) и слаборасчлененное плоскогорье (восточный) (рис. 2.7.) [29]. Первый характеризуется понижением температуры горных пород с высотой, второй - с инверсионным ее распределением. В пределах среднегорного участка мощность многолетнемерзлых толщ изменяется от 20 метров в долинах ручьев до 260 метров на водоразделах с абсолютной высотой 1300 - 1370 метров. Талики развиты в поймах рек и крупных ручьев, а также в некоторых межгорных котловинах с мощной (35 метров и более) толщей ледниковых отложений. Температура пород изменяется от 0,2 С .... -1,5 С в долинах до -1,2 С....-3,2 С на водоразделах.
С повышением высоты местности увеличивается степень расчлененности рельефа. Закономерная тенденция увеличение мощности многолетнемерзлых толщ и понижение температур с ростом абсолютных отметок дневной поверхности здесь прослеживается достаточно четко. Поэтому, низкие температуры горных пород от -0,2 С до -3,2 С и мощные многолетнемерзлые толщи от 100 до 200 метров развиты на водоразделах с высотами более 1200 метров.
Иная мерзлотная обстановка, наблюдается в пределах пластово-ступенчатого плато в восточной части впадины. Рельеф его, преимущественно полого-холмистый, слабо расчлененный. По температурному режиму и мощности многолетнемерзлых толщ здесь выделяются долины, «высокие» (1000-1100 метров) и «низкие» (850-950 метров) водоразделы.
Оценка неоднородности и пространственной изменчивости свойств массива горных пород
Для решения задач связанных с вопросом оценки неоднородности участков исследуемого геологического объекта, в качестве меры площадной неоднородности, в данной работе рассматривается величина относительной энтропии, т.е. функция, которая позволяет оценить его состояние по выделенным для исследования признакам [25]: п - число анализируемых геологических компонентов (признаков); Pi - доля /-того компонента в системе. Практический смысл ввода величины относительной энтропии заключается в том, что при получении значений данной функции выше 70%, нужно говорить о значительной изменчивости анализируемых свойств на участке исследования. Анализ начинается с формирования группы признаков и определения доли каждого признака в пределах отдельного исследуемого участка геологического объекта. Для каждого участка геологического объекта эти данные заносятся в таблицу (табл. З.1.). Сумма долей признаков для каждого участка должна составить 1,00. Величина относительной энтропии выражается в процентах и изменяется от 0 (когда доля одной компоненты, равна 1, а остальных - 0) до 100 % (когда доли всех компонент равны между собой). Данный показатель определяется для каждого элементарного участка исследуемого геологического объекта.
При наличии нескольких групп площадных признаков, расчет по ним проводится отдельно. Для вычисления значений относительной энтропии необходимо определить параметр оценки. В качестве параметра оценки, при расчете величины относительной энтропии, как меры площадной неоднородности, автором разработан средневзвешенный коэффициент пространственной изменчивости (средневзвешенный коэффициент неоднородности). Приоритетность использования средневзвешенного коэффициента пространственной изменчивости для оценки площадной неоднородности геологического объекта заключается в том, что он характеризует часть пространства (часть площади), а не одну его точку, что свойственно показателям, взятым по отдельной скважине. Определение коэффициента пространственной изменчивости для каждой скважины связано с таким понятием, как базовая точка наблюдения. За базовую точку принималась такая точка наблюдения, для которой ведется расчет относительно других точек наблюдения, используемых при исследовании. В данном случае точки наблюдения не разбиваются по профилям, как рекомендуется при изучении степени пространственной изменчивости в стандартных методах, а рассматриваются с учетом своего пространственного расположения.
В качестве базовой точки наблюдения постепенно принимаются все точки участвующие в исследовании. Таким образом, для каждой точки наблюдения производится оценка средневзвешенного коэффициента пространственной изменчивости относительно других точек наблюдения, задействованных в исследовании. Средневзвешенный коэффициент пространственной изменчивости Ксн для базовой скважины определяется по формуле: AL{ - расстояние между базовой и /-той точкой наблюдения; п - количество точек наблюдения без учета базовой точки наблюдения. Кн. - коэффициент пространственной изменчивости между базовой и /-той точкой наблюдения, определяется по формуле: L -i расстояние между базовой и г -той точкой наблюдения, км; Axg_/- изменение параметра для исследуемого участка геологического объекта между базовой и /-той точкой наблюдения.
Программное обеспечение расчета размерности сети инженерно-геологических скважин (автоматизированная система)
Автоматизированная система предназначена для своевременного и эффективного управления процессом производства работ связанных непосредственно с инженерно-геологическими условиями рассматриваемого объекта. Разработанная автоматизированная система, используя расчетную базу данных, полученную на основе данных прочностных свойствах массива горных пород (по скважинам) позволяет достоверно оценивать и прогнозировать оптимальную сеть скважин для инженерно-геологического изучения геологического объекта работ. Запуск автоматизированной системы осуществляется вызовом исполнительного файла автоматизированной системы SCVAGN.EXE. После запуска исполнительного файла открывается стандартное окно операционной системы Windows, которое и является основной операционной средой автоматизированной системы (рис. 4.3.) Главное меню автоматизированной системы содержит пять основных меню: 1. Меню «Файл»; 2. Меню «Расчеты»; 3. Меню «Сервис»; 4. Меню «Справочники»; 5. Меню «Помощь». Меню «Файл» содержит стандартные функции, обеспечивающие подготовку и вывод информации на печать, а также общие функции управления автоматизированной системой, такие как - «Закрыть» - закрытие текущего рабочего окна, «Выход» - выход из автоматизированной системы. В меню «Расчеты» содержатся формы автоматизированной системы, содержащие элементы ввода расчетной информации и расчетные модули. Расчетный модуль «Расчет средневзвешенного коэффициента неоднородности» (рис. 4.4), предназначен для формирования базы данных средневзвешенного коэффициента неоднородности для каждой скважины по соответствующим стратиграфическим интервалам (интервалы вмещающих пород). Формирование базы данных (таблица), расположенной в левой верхней части активного окна, производится непосредственно пользователем с клавиатуры путем ввода следующих параметров: номер скважины; координата скважины по оси X; координата скважины по оси Y; стратиграфические интервалы (для вводимой скважины); предел прочности на одноосное сжатие (для вводимого стратиграфического интервала); предел прочности на одноосное растяжение (для вводимого стратиграфического интервала).
Контроль и управление операциями ввода и редактирования параметров осуществляется с помощью исполнительной панели ввода и редактирования, расположенной непосредственно под базовой таблицей. Операции, выполняемые при нажатии кнопок исполнительной панели, представлены на рис. 4.5. При завершении формирования базы данных (ввода или корректировки вводимых параметров) необходимо установить в пункте «Производить расчет по страт, интервалу» код стратиграфического интервала, по которому будет производиться дальнейший расчет. При нажатии кнопки «Произвести расчет» вычислительная программа (расчетный модуль) выполняет расчет средневзвешенного коэффициента неоднородности по заданному коду стратиграфического интервала. По завершению расчета автоматизированной системой производятся запросы о выводе результатов на экран, сохранении полученных данных в архив отчетов и сохранения данных для дальнейших расчетов. Форма отчета по произведенным расчетам имеет вид представленный на рис. 4.6. Расчетный модуль «Расчет плотности сети» (рис. 4.7.), предназначен непосредственно для расчета окончательных результатов: наиболее оптимальное расстояние между инженерно-геологическими скважинами по рассматриваемым стратиграфическим интервалам; \4 - Перемещение указателя редактирования в начало базовой таблицы; И - Перемещение указателя редактирования в конец базовой таблицы; - Следующая запись базовой таблицы; 4 - Предыдущая запись базовой таблицы; з - Поиск записей в базовой таблице; И - Ввод новой записи в базовую таблицу;
