Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса и обоснование направления исследований 11
1.1. Современное состояние теории и практики изучения закономерностей формирования и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий геосистем 11
1.2. Цели и задачи исследования 24
1.3. Общая методика и объёмы исследований 25
2. Особенности фондирования инженерно-геологических условий района 29
2.1. Основные закономерности тектонического развития территории и формирования плиоцен-плейстоценовых отложений Обь-Томского междуречья . 29
2.2. Основные особенности и закономерности пространственной изменчивости рельефа и гидрогеологических условий 39
2.3. Современная климатическая характеристика территории в связи с инженерно-геологическими особенностями плейстоценовых отложений Обь-Томского междуречья 42
2.4. Выводы 48
3. Типы грунтовых тощ обтомского междуречья 50
3.1. Цели и классификационные признаки выделения типов грунтовых толщ 50
3.2. Особенности состава, современного состояния и физико-механических свойств шшоцен-плейстоценовых отложений междуречья 52
3.2.1. Состав плиоцен-плейстоценовых отложений 52
3.2.2. Особенности современного состояния плейстоценовых пород 68
3.2.3. Особенности физико-механических свойств плиоцен-плейстоценовых отложений 69
3.3. Типы грунтовых толщ Обь-Томского междуречья 73
4. Закономерности пространственной изменчивости физико-механических свойств плейстоценовых отжжений района 78
4.1. Определение информативности показателей состава и свойств плейстоценовых отложений Обь-Томского междуречья и выделение ведущих показателей 79
4.2. Закономерности пространственной изменчивости и проверка гипотез о режимах изменчивости ведущих показателей состава и свойств отложений в пределах типов грунтовых толщ междуречья 85
4.2.1. Закономерности пространственной изменчивости ведущих показателей состава и свойств плейстоценовых отложений .85
4.2.2. Проверка гипотез о режимах изменчивости ведущих показателей состава и свойств пород в пределах типов грунтовых толщ междуречья .96
4.3. Аналитические модели изменчивости ведущих показателей состава и свойств плейстоценовых отложений в пределах типов грунтовых толщ Обь-Томского междуречья 103
5. Практическое использование закономерностей пространственной изменчивости физикочжханических свойств породобь-томского мевдуречья при решении инженерно-геологических и геологических задач . 113
5.1. Использование закономерностей пространственной изменчивости ведущих показателей состава и свойств плейстоценовых отложений для решения задач инженерно-геологического опробования ИЗ
5.2. Использование аналитических моделей статистических рядов ведущих показателей состава и свойств отложений тайгинскои свиты для прогноза значений показателей на глубину и решения геологических задач 126
5.2.1. Использование моделей изменчивости для прогноза значений показателей на глубину . 127
5.2.2. Использование моделей изменчивости для решения геологических задач 132
Выводы 134
Литература 139
Приложение 154
- Основные особенности и закономерности пространственной изменчивости рельефа и гидрогеологических условий
- Особенности состава, современного состояния и физико-механических свойств шшоцен-плейстоценовых отложений междуречья
- Закономерности пространственной изменчивости и проверка гипотез о режимах изменчивости ведущих показателей состава и свойств отложений в пределах типов грунтовых толщ междуречья
- Использование аналитических моделей статистических рядов ведущих показателей состава и свойств отложений тайгинскои свиты для прогноза значений показателей на глубину и решения геологических задач
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года предусмотрено дальнейшее развитие Западно-Сибирского территориально-производственного комплекса. Одним из перспективных, быстро развивающихся регионов Западной Сибири является Обь-Томское междуречье (рис. I). Важнейшей задачей, возникшей в ходе хозяйственного освоения этой территории, явилось изучение закономерностей формирования и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий с целью их использования при инженерно-геологической оценке территории. Решение этой задачи имеет не только практическое, но и теоретическое значение, поскольку междуречье расположено в пределах двух крупнейших разновозрастных структур. Конкретные пути реализации выявленных закономерностей указаны в опубликованных материалах по итогам проведенной в I979-I98I годах журналом "Инженерная геология" Всесоюзной дискуссии по проблемам оптимизации инженерно-геологических изысканий. Они сводятся к следующему:
оптимизацией инженерных изысканий должно предусматриваться полное использование материалов прежних исследований, развитие теоретических и опытно-методических работ;
основные пути снижения затрат на инженерные изыскания, в частности, на буровые работы, следует видеть в применении таких методов изысканий, как повторное использование материалов разведки, геофизические, пенетрационные и дистанционные методы. В связи с с этим выбранное направление исследований является весьма
Рис. I Обзорная карта района работ Масштаб I : 1500000 ' Условные обозначения: I - границы района работ
актуальным. Оно входит в число проблем, рекомендованных для разработки Научным советом по инженерной геологии и грунтоведению АН СССР в XI пятилетке [П9] .
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. В соответствии с изложенным целью данной работы является повышение эффективности и качества инженерно-геологических изысканий путем типизации грунтовых толщ междуречья, оптимизации инженерно-геологического опробования и использования моделей пространственной изменчивости физико-механических свойств пород Обь-Томского междуречья для прогноза их частных значений.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для достижения указанной цели при выполнении работы использовались следующие методы исследования: естественно-исторический, методы полевых и лабораторных исследований, математический.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в следующем. Впервые для территории Обь-Томского междуречья на основании исследования закономерностей формирования и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий произведены классификация и выделение типов грунтовых толщ. Для каждого типа грунтовых толщ разработаны научно обоснованные интервалы инженерно-геологического опробования. Впервые для этой территории осуществлена классификация режимов пространственной изменчивости физико-механических свойств пород в пределах выделенных типов грунтовых толщ. Изучена возможность осуществления прогноза частных значений показателей физико-механических свойств пород на глубину с использованием полиномиальных и полиномиально-авторегрессионных моделей.
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
Основные факторы формирования инженерно-геологических условий Обь-Томского междуречья.
Классификация и схема распространения грунтовых толщ междуречья.
Интервалы инженерно-геологического опробования грунтовых толщ междуречья.
Прогнозные модели изменчивости физико-механических свойств пород в пределах выделенных типов грунтовых толщ.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Выявленные закономерности формирования и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий использованы при проектировании и строительстве различных объектов на территории Обь-Томского междуречья. Разработанные интервалы инженерно-геологического опробования использованы в практике инженерных изысканий рядом проектно-изыскательских организаций. Предложенные аналитические модели изменчивости показателей позволяют прогнозировать значения показателей физико-механических свойств пород на глубину с заданным уровнем доверительной вероятности. Практическое использование результатов исследований значительно увеличило информативность, а, следовательно, и качество инженерно-геологических исследований без увеличения объёмов работ.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований внедрены в производство изыскательских работ в Новосибирском отделении научно-исследовательского и проектно-изыскательского института по проектированию атомных электростанций и крупных топливно-энергетических комплексов "Атомтеплоэлектропроект", в Сибирских отделениях институтов "Энергосетьпроект" и НИИ Энергетики (Приложение П).
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях: "Системный подход в геологии" (г.Москва, 1983 г.); "Повышение эффективности инженерных изысканий для строительства в нефтегазоносных районах Западной Сибири" (г.Тюмень, 1983 г.); "Проблемы инженерной геологии в связи с промышленно-гражданским строительством и разработкой месторождений полезных ископаемых" (г.Свердловск, 1984 г.); на
Республиканской конференции "Проблемы геологии и разведки месторождений полезных ископаемых Сибири" (г.Томск, 1983 г.); на XI конференции молодых научных сотрудников по геологии и геофизике Восточной Сибири (г.Иркутск, 1984 г.); на семинаре лёссовой комиссии АН СССР "Классифжационные критерии разделения лёссовых пород" (г.Москва, 1983 г.); на Всесоюзной школе передового опыта "Применение системных исследований в гидрогеологии и инженерной геологии" (г.Ташкент, 1983 г.); на научных семинарах кафедры "Гидрогеология и инженерная геология" Томского политехнического института и кафедры "Геология, основания и фундаменты" Новосибирского института инженеров железнодорожного транспорта.
ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты данной работы опубликованы в 7 статьях.
ОЕЬЁМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ, диссертация состоит из введения, пяти глав и двух приложений. Работа содержит НО страниц машинописного текста, 22 рисунка, 22 таблицы. В списке использованной литературы значится 143 наименования.
Геологические и инженерно-геологические исследования на территории Обь-Томского междуречья проводились автором в тесном содружестве с сотрудниками Региональной гидрогеологической партии ИГО "Новосибирскгеология".
Автор выражает сердечную благодарность и искреннюю признательность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Г.А.Сулакшиной за постоянное внимание к его работе и за помощь, которую он получал в процессе постановки и выполнения данной диссертационной работы. Автор благодарит начальника партии КТЭ НТО "Новосибирскгеология" кандидата геолого-минералогических наук Мартынова В.А., заведующего кафедрой "Геология, основания и фундаменты" НИЖТа кандидата технических наук, доцента Соловьёва Ю.И., главного специалиста СО
"Энергосетьпроект" Зникина В.Г., кандидата геолого-минералогических наук, доцента ИрПй Попова В.Н., ассистента кафедры "Вычислительная техника" НИИЖТа Митасова И.М., чьими консультациями, советами и помощью пользовался в процессе работы. За помощь в оформлении диссертации автор выражает благодарность всему коллективу кафедры "Геология, основания и фундаменты" НЙИїїТа.
Основные особенности и закономерности пространственной изменчивости рельефа и гидрогеологических условий
Взаимоотношения между рельефом, отражающим, прежде всего позднекайнозойский, новейший структурный план, со структурами палеозойского фундамента довольно сложное. Для территории междуречья характерна скоординированность орографического плана водоразделов и речных долин с основными структурными элементами палеозойского фундамента (рис. 5). В то же время главный Обь-Томский водораздел, как было отмечено в прошлом разделе, является обращенной (инверсионной) структурой, так как под ним располагается Болотнинская впадина.
В пределах Обь-Томского междуречья выделяются типы рельефа, входящие в геоморфологические формации цредгорных равнин и аллювиальных равнин юга Западной Сибири [72]. К формации аллювиальных равнин относятся в основном северные и северо-западные районы с аккумулятивными формами рельефа террасовых поверхностей древних и современных речных систем (рис. 5). К формации предгорных равнин относится центральная и южная часть междуречья со своеобразным "ядром" - Восточно-Сокурским поднятием (рис. 5). Этот район характеризуется в основном разнотипными эрозионными формами овражно-балочной сети (табл. 4). Й.П.Варламов [к] соответственно тому, что интенсивность расчленения территории возрастает по направлению к Восточно-Сокурскому поднятию и уменьшается к северу и особенно к северо-востоку, выделяет здесь участки рельефа денудационно-озерно-аллювиального и озерно-аллювиального, местами денудационного. Этим подчеркивается, с одной стороны, генезис субстрата, (водоразделы и склоны междуречья являются останцами первичной субаквальной равнины), с другой стороны - степень его экзогенной переработки. Структура эрозионного расчленения различна в разных частях территории. В бассейне Обь и йни долины её притоков образуют прихотливую древовидную глубоко врезанную в четвертичные отложения эрозионную сеть. В бассейне Томи долины её притоков преимущественно прямолинейны, густота и глубина эрозионного расчленения здесь меньше, чем в бассейне Оби, Водоразделы и их склоны шире.
Гидрогеологические условия, относящиеся к числу важнейших условия факторов, определяющих инженерно-геологическиігтерритории, тесно связаны с геолого-геоморфологическими и климатическими особенностями района. Глубина залегания грунтовых вод в пределах Обь-Томского междуречья зависит от расчлененности рельефа и глубины залегания глинистых отложений кочковской свиты, играющих роль первого от поверхности регионального водоупора. На юге территории (район Восточно-Сокурского поднятия), где расчлененность рельефа глубже и гуще, преобладают поля с глубиной залегания грунтовых вод 5-Ю м. Меньшая глубина отмечается лишь в нижних частях склонов, граничащих с тальвегами долин. В осевых частях поднятия встречаются небольшие вытянутые сдренированные участки с глубиной залегания грунтовых вод более 10 м. К северу и северо-востоку густота расчленения территории заметно снижается, водоупорные породы кочковской свиты залегают на большой глубине, а водоразделы имеют значительную площадь, глубина залегания грунтовых вод более 10 м, на склонах снижается до 5-Ю м. На заболоченных несдренированных участках пойм и болотах глубина залегания грунтовых вод минимальная (менее 1-3 м).
Современные климатические харкктеристики территории (показатели теплообеспеченности и увлажненности пород, глубина промерзания грунта и др.) относятся к группе факторов, названных И.В.Поновым [8l] "зональными", а В.Т.Трофимовым [lI8j "зонально-геологическими" факторами инженерно-геологических условий. Эта группа факторов оказывает существенное влияние на современное состояние дисперсных пород (зависящее главным образом от фазового состояния влаги и её количества в них), на характер и интенсивность экзогенных процессов и гидрогеологические особенности верхней части разреза территории.
Общее фоновое представление о климате Обь-Томского междуречья дают средние характеристики, полученные из многолетнего ряда наблюдений (1930-1975 гг.) и представленные в таблице 5. Приведенные данные позволяют сделать вывод, что климат территории резко континентальный. По данным ряда крупнейших метеостанций района территория относится к зоне оптимального увлажнения и достаточной теплообеспеченности [бо]. Геотермический коэффициент составляет 1,2-1,4. Годовое количество осадков колеблется от 200 до 600 мм, в среднем составляет 400-500 мм. Наблюдается закономерное увеличение годового количества осадков в северовосточном направлении (табл. 5) - от Новосибирска к г.Томску. Большая часть осадков приходится на теплые месяцы (май-октябрь). Осадки в это время выпадают в основном в виде ливней, часто сопровождающихся грозами. Лето короткое и жаркое, зима продолжительная и суровая, с сильными ветрами и метелями. Устойчивый снежный покров формируется в конце октября - начале ноября. Таяние снега наступает в апреле. Максимальной мощности снежный покров достигает в марте. Многолетняя средняя его мощность составляет 24 см. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом составляет 152-160 дней. Переходные периоды (весна и осень) короткие и отличаются неустойчивой погодой, весенними возвратами холодов, поздними весенними и ранними осенними заморозками.
Особенности состава, современного состояния и физико-механических свойств шшоцен-плейстоценовых отложений междуречья
Условия залегания и состав пород обусловлены главным образом региональными факторами формирования инженерно-геологических условий. Почти всё междуречье с поверхности сложено отложениями тайгинской свиты, которые только в долинах рек Томи и Оби, частично крупных их притоков (Лебяжьей, Иксы) полностью размыты, а на малых реках прекрыты маломощным аллювием пойменных террас. Свита сложена суглинками с линзовидными прослоями песков, супесей и глин (грунты названы по классификации ГОСТ 25100-82). Существенно глинистые отложения (глины, реже - суглинки) кочковс-кой свиты являются вторым от поверхности стратиграфо-генетичес-ким комплексом, залегая под породами тайгинской свиты в центральной части междуречья на глубине 40-50 м на водораздельных участках и 15-30 м - на их склонах. На Восточно-Сокурском поднятии, где мощность тайгинской свиты сокращена, породы кочковс-кой свиты залегают на глубине 12-30 м, на некоторых приводораз-дельных участках они размыты и выпадают из разреза.
Строение верхней 30-метровой толщи пород Обь-Томского междуречья иллюстрирует схема грунтовых условий (рис. 7). На этой схеме показаны границы районов, разрезы плейстоценовых отложений которых сложены различными типами грунтов (по классификации ГОСТ 25100-82). Как видно из схемы, центральная и южная части междуречья характеризуются однородными суглинистыми разрезами (район А). В северо-западной,приобской части территории преобладают разрезы, сложенные суглинками с прослоями супесей и песков, (район Б-І), в юго-восточной части (район Восточно-Сокурс-кого поднятия) - суглинистые разрезы с прослоями глин (район Б-2). Такая изменчивость характера разрезов междуречья объясняется условиями осадконакопления, существовавшими в ренне-сред-неплейстоценовое время. Как было отмечено в разделе 2.1., наряду с типично озерншли обстановками осадконакопления, преобладавшими в центральной и южной частях территории современного междуречья, существовали бассейны со значительной динамикой движения вод -в северо-западной части междуречья.
Разнообразие обстановок осадконакопления отложений тайгинской свиты отражается в разнообразии их гранулометрического состава. В соответствии с поставленными задачами изучения степени дисперсности пород графическое представление анализов гранулометрического состава выполнялось двумя способами: 1. Построение кривых распределения весовых процентов по стандартным фракциям, огибающим соответствующие гистограммы. 2. Построение "кумулятивных" кривых, традиционно применяемых в грунтоведении.
Первый способ позволяет выделить из всей совокупности дисперсных пород отдельные, хорошо различаемые по конфигурации кривых группы, каждая из которых сформировалась в определённой, отличной от других групп, динамической обстановке [.35], и таким способом сделать вывод о разнообразии обстановок осадконакопле-ния и изменчивости их по площади и глубине территории междуречья. Второй способ позволяет получить значения коэффициентов, характеризующих степень неоднородности породы по гранулометрическому составу (медианный размер зерен, коэффициент неоднородности, коэффициент сортировки и др.), что необходимо для генетической идентификации пород согласно способам, разработанным различными исследователями [71, 95, 140].
По конфигурации кривых гранулометрического состава породы тайгинской свиты были объединены в три группы (рис. 8). Первую группу образуют существенно глинистые пылеватые породы (тощие глины, суглинки, супеси). Кривые, огибапцие гистограммы гранулометрического состава пород этой группы, имеют, как правило, бимодальный характер, т.е. четко выделяются 2 максимума - в области крупнопылеватой (0,01-0,05 мм) и глинистой (менее 0,005 мм) фракций (рис. 8, 1а). Гораздо реже (около Ъ% от всей совокупности) встречаются породы, имеющие мономодальную кривую - единственный максимум у них в области крупнопылеватой фракции. Это легкие и средние суглинки, супеси (кривые гранулометрического состава этих пород входят в поле бимодальных кривых и отдельно на рисунке 8, 1а не выделены), Вторая группа графиков гранулометрического состава пород тайгинской свиты характеризуется полимодальным видом гистограмм (рис. 8, 16). В группу входят средние и легкие суглинки и супеси, содержаще мелкопесчаной фракции (0,05-0,25 мм), реже -среднепесчаной фракции (0,25-1 мм) 30-50$.
Закономерности пространственной изменчивости и проверка гипотез о режимах изменчивости ведущих показателей состава и свойств отложений в пределах типов грунтовых толщ междуречья
В предыдущих главах было убедительно показано, что специфическое взаимодействие региональных геологических и зонально-геологических факторов формирования инженерно-геологических условий
Обь-Томского междуречья обусловило сложный характер пространственной изменчивости состава и свойств плиоцен-плейстоценовых отложений территории. Рассмотрим основные закономерности пространственной изменчивости ведущих показателей состава и свойств плейстоценовых пород тайгинской свиты: числа пластичности, влажности на пределе текучести, естественной влажности, плотности грунта и коэффициента пористости, а также наиболее информативного показателя статического зондирования - сопротивления грунта конусу зонда при погружении.
Изменчивость гранулометрического состава плейстоценовых отложений по площади и глубине Обь-Томского междуречья, рассмотренная в разделе 3.2, предполагает изменчивость характеристик их пластичности. Построение изолиний числа пластичности верхнего десятиметрового интервала отложений тайгинской свиты было выполнено методом интерполяции скользящим средневзвешенным на графопостроителе ЭВМ БЭСМ-6 по 75 опорным скважинам (использовалось около 700 определений числа пластичности). Этот метод разработан для обработки геофизических данных и основан на построении около каждого значения показателя окружности радиуса весового коэффициента значения показателя в исследуемом поле значений [бз].
Анализ изменчивости числа пластичности по площади (рис. 13) позволяет сделать вывод, что направлениями максимальной изменчивости этого показателя являются юго-западное и северо-западное. Эта ориентация контролируется структурно-фациальной обстановкой осадконакопления отложений тайгинской свиты в ранне-среднеплей-стоценовое время. Максимальные значения числа пластичности (и наиболееей глинистости разрезов) приурочены к наиболее спокбй-ным озерным условиям седиментации, тогда как в северо- и юго-западном направлении они сменялись озерно-аллювиальными и аллювиальными (старичные и пойменные фации аллювия). Об этом убедительно свидетельствует также изменчивость гранулометрического состава пород, изученная в разделе 3.2.
На том же рисунке 13 показаны изолинии среднеквадратичного отклонения значений числа пластичности в пределах верхнего десятиметрового слоя. Анализ этих данных также подтверждает вывод о том, что наиболее спокойными условиями осадконакопления отличались центральная и юго-восточная части междуречья (здесь минимальные значения среднеквадратичного отклонения). По направлению к периферийным участкам междуречья условия осадконакопления были более подвержены изменениям во времени и пространстве (смена озерных фаций аллювиальными и наоборот), о чем свидетельствует возрастание значений среднеквадратичного отклонения числа пластичности.
Закономерности изменчивости числа пластичности и влажности на пределе текучести с глубиной различны в пределах разных частей территории. В центральной и южной частях междуречья, где преобладают суглинистые разрезы, наблюдается незакономерная скачкообразная изменчивость этих показателей (рис. 14, б, в). По созданной нами классификации типов грунтовых толщ таким режимом изменчивости показателей пластичности с глубиной характеризуется тип грунтовых толщ А, пространственная приуроченность которого показана на рис. 12. В других частях территории, где преобладают суглинки с прослоями песков, супесей и глин (виды Б-І и Б-П неоднородного типа грунтовых толщ, рис. 12), изменчивость числа пластичности и влажности на пределе текучести имеет сложный скачкообразный характер. Иллюстрацией этому служат эпюры изменения этих характеристик с глубиной, приведенные на рисунках 15 б, в и 16.
Использование аналитических моделей статистических рядов ведущих показателей состава и свойств отложений тайгинскои свиты для прогноза значений показателей на глубину и решения геологических задач
СНиП П-9-78 "Инженерные изыскания для строительства" рекомендует в процессе рекогносцировки с целью установления литоло-гических видов грунтов и предварительной оценки возможности использования их в качестве оснований зданий и сооружений наряду с определением классификационных показателей свойств грунтов, осуществляемом при опробовании, использовать методы аналогии [l07J, пункт 3.7 .
В предыдущих разделах нами было выяснено следущее: режим осадконакопления в плиоцен-плейстоценовое время на территории Обь-Томского междуречья характеризовался преемственностью природных условий. Резких, скачкообразных изменений условий осадконакопления в этот период не установлено. изменение с глубиной ведущих показателей состава и свойств отложений таигинской свиты достаточно точно (с принятой нами степенью точности) описывается полиномиальной (для квазиоднородного типа грунтовых толщ) и полиномиально-авторегрессион-ной (для неоднородного типа грунтовых толщ) моделями.
Опираясь на эти положения, можно решить следующие задачи, имеющие важное практическое и теоретическое значение: 1. Используя имеющиеся до некоторой глубины данные об изменчивости показателя, осуществить прогнозирование его значений за пределы опробованного участка на глубину большую, чем достигнута бурением. Такую задачу можно отнести к разряду задач, решаемых методом аналогии, потому что параметры прогнозной модели определяются на основе изучения изменчивости показателя в пределах охарактеризованного опробованием участка при предположении об унаследованном характере осадконакопления в пределах всей толщи. 2. Обусловленность изменчивости физико-механических свойств пород процессами литогенеза позволяет решить и обратную задачу: на основании анализа созданных моделей изменчивости детализировать ретроспективные реконструкции обстановок и процессов геологического прошлого.
В соответствии с рассмотренным в Приложении I математическим аппаратом для прогноза значений показателей состава и свойств пород нами используется модель вида где и () - прогнозное значение параметра, N - количество наблюдений, Л/ - количество прогнозных наблюдений. В соответствии с описанием прогнозной модели вида (5.3), приведенном в Приложении I, /V вычисляется в используемом алгоритме как Л/ l-jr-J где/" J означает целую часть числа. Анализ прогнозных моделей плейстоценовых отложений Обь-Томского междуречья показал, что для наилучшего качества прогноза необходимо принимать значения т.е. осуществлять прогноз не более чем на четвертую часть от глубины выработки.
Существенной характеристикой прогноза является его точность, зависящая от степени совпадения прогнозного и непосредственно определенного значения статистического ряда. Критериями точности прогноза нами используются средняя ошибка прогноза (среднеквадратичное отклонение прогнозируемых данных от контрольных" значений ряда) и относительная погрешность прогноза, рассчитываемая путем деления средней ошибки прогноза на среднее арифметическое контрольных значений ряда. За контрольные значения принимались последние два-три значения показателя в статистическом ряду. Причем, при использовании в модели процесса авторегрессии первое прогнозное значение рассчитывалось по последнему значению показателя в ряде (не считая контрольного), а последующие - на основании предыдущих прогнозных. На рис. 22 приведен пример прогноза значений показателей состава и свойств пород сильноувлаж-ненной разновидности типа грунтовых толщ А. Прогноз осуществлялся на интервал мощностью два метра (последние два значения ряда использованы как независимые контрольные и в рассчете не использованы). Пунктиром обозначена прогнозная модель, состоящая из полинома нулевой степени и процесса авторегрессии первого (для естественной влажности) и третьего (для других показателей) порядков. На этом же рисунке показаны 95 -ные толерантные пределы для индивидуальных значений показателей и доверительные интервалы для всей линии регрессии, вычисленные при том же уровне надежности. Параметры приведенных в качестве примера прогнозных моделей, а также моделей некоторых других разновидностей грунтовых толщ Обь-Томского междуречья, приведены в табл. 21. Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы. Тип грунтовых толщ А
Как было выяснено ранее, в пределах типа грунтовых толщ А существует квазистационарный режим изменчивости (для всех показателей в пределах разновидности грунтовых толщ А-в и для влажности на пределе текучести в пределах других разновидностей) и нестационарный режим изменчивости параметров во всех других случаях. Как видно из табл. 21, наиболее точные и надежные прогнозные оценки значений параметров при квазистапионарном режиме изменчивости даются моделями, в которые входит полином нулевого, реже первого порядка. Так, например, прогнозная модель коэффициента пористости разновидности А-в, состоящая из полинома нулевого порядка, даёт среднюю ошибку прогноза 0,05 (относительная погрешность прогноза равна 6,6$), тогда как модели, состоящие из полиномов второго и третьего порядков, дают среднюю ошибку прогноза соответственно 0,24 и 0,34 (с относительной погрешностью прогноза 32$ и 45$ соответственно). Дополнительное включение в прогнозирующую модель процесса стационарной авторегрессии (т.е. использование модели вида (5.3) не всегда оказывается эффективным, хотя в большинстве случаев уменьшает среднюю ошибку прогноза примерно в 1,5 раза.
