Везде

RAS Earth ScienceГеоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология Environmental Geoscience

  • ISSN (Print) 0869-7809
  • ISSN (Online) 3034-6401

Geophysical methods for the study of natural and human-induced changes in ground massifs of the permafrost zone

You can
PII
10.31857/S0869780924050087-1
DOI
10.31857/S0869780924050087
Publication type
Article
Status
Published
Authors
S. Yu. Milanovsky
  • Affiliation:
    Sergeev Institute of Environmental Geoscience of the Russian Academy of Sciences
    Sсhmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences
B. A. Trifonov
  • Affiliation: Sergeev Institute of Environmental Geoscience of the Russian Academy of Sciences
Volume/ Edition
Volume / Issue number 5
Pages
82-94
Abstract
The article considers examples of experimental studies of natural and human-induced changes in the properties of cryolithozone with different lithology. Studies have shown that in order to control changes in the properties of an engineering geological section, geophysical monitoring of frozen rocks subject to degradation is of particular importance. An approach to the study of the state and properties of cryolithozone soils in situ is presented using the example of complex geophysical work at hydraulic engineering facilities in Western Yakutia, which helps us to understand the spatial and temporal patterns of the development of active thawed zones (taliks) over a relatively short time interval. Using the example of Bilibino NPP, built on permafrost, it is shown that the elastic properties of rocky frozen soils, usually fractured in the upper part of the section, depend not only on lithology, texture and structure, but also on the cryogenic state of rocks. The patterns of changes in the seismic properties of frozen hard rocks at this industrial site were analyzed as a result of the degradation of permafrost under the main structures associated with the heat release of reactor units for more than 30 years. It is shown that under the influence of the warming effect on the rocky frozen ground, the increment of seismic intensity can increase on average to +0.3 points relative to the surface of permafrost (initial conditions). The characteristics of seismic impacts (the values of PGA and the spectrum of the Samax reaction) change accordingly.
Keywords
криолитозона мерзлые грунты геофизические исследования инженерные сооружения талик
Date of publication
19.09.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
13

References

  1. 1. Бойков С.А., Великин С.А., Снегирев А.М. и др. Изучение фильтрационных таликов в основании грунтовой плотины Сытыканского гидроузла методами инженерной геофизики // Геофизические исследования криолитозоны. М.: Изд-во ОНТИ ПНЦ РАН, 2000. Вып. 3. С. 58–71.
  2. 2. Великин С.А. Комплексное геофизическое изучение инженерно-геокриологического состояния оснований гидро- и горнотехнических сооружений Якутской алмазной провинции: автореф. дис. … д. т. н. наук. Якутск, 2020. 43 c.
  3. 3. Великин С.А., Истратов В.А. Возможности межскважинной радиоволновой геоинтроскопии на примере участка обходной фильтрации правобережного примыкания Вилюйской ГЭС-1 // Устойчивость природных и технических систем криолитозоны в условиях изменения климата: матер. Всерос. конф. с междунар. участием, посв. 150-летию М.И. Сумгина / Отв. ред. Р.В. Чжан, А.Н. Фёдоров, М.Н. Григорьев. Якутск: Изд-во ИМ им. П.И. Мельникова СО РАН, 2023. C. 238–240.
  4. 4. Воронков О.К. Инженерная сейсмика в криолитозоне (изучение строения и свойств мерзлых и талых горных пород и массивов). СПб.: ОАО “ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева”, 2008. 300 с.
  5. 5. Воронков О.К. Инженерно-сейсмические исследования строения и свойств скальных массивов в области многолетней мерзлоты: автореф. дис. … д. г.-м.н. Л.: Изд-во ЛГУ, 1987. 223 с.
  6. 6. Заболотник П.С., Заболотник С.И. Состояние грунтов в основании зданий Якутской ТЭЦ. Новосибирск: СО РАН, 2022. 118 с.
  7. 7. Иванов Ю.Г. Использование микросейсмического сигнала от мощных техногенных источников для исследования состояния грунтового массива во внутренних точках среды // Геотехника. 2022. Т. ХIV. № 3. C. 72–82. https://doi.org/10.25296/2221-5514-2022-14-3-72-82
  8. 8. Комплексные инженерно-геофизические исследования при строительстве гидротехнических сооружений / Под ред. А.И. Савича, Б.Д. Куюнджича. М.: Недра, 1990. 462 с.
  9. 9. Милановский С.Ю., Трифонов Б.А. Сейсмические воздействия на мерзлоте в условиях ее деградации // Сб. тез. VII Int. Conf. “Seismology and Engineering Seismology”, dedicated to the 100th anniversary of the birth of Nationwide Leader Haydar Aliyev. Baku. 2023. С. 38–44.
  10. 10. Ратникова Л.И., Левшин А.Л. Расчет спектральных характеристик тонкослоистых сред // Физика Земли. 1967. №2. С. 41–53.
  11. 11. Руководство по учету сейсмических воздействий при проектировании гидротехнических сооружений (к разд. 5 гл. СНИП II-А 12-69). Ленинград: ОАО “ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева”, 1977. 163 с.
  12. 12. Савич А.И., Ященко З.Г. Исследования упругих и деформационных свойств горных пород сейсмоакустическими методами / Под ред. А.М. Епинатьевой. М.: Недра, 1979. 214 с.
  13. 13. Седов Б.М. Сейсмические исследования в районах многолетней мерзлоты. М.: Наука, 1988. 184 с.
  14. 14. Соболь С.В. Водохранилища в области вечной мерзлоты. Нижний Новгород: ННГАСУ, 2007. 161с.
  15. 15. Судакова М.С., Брушков А.В., Великин С.А. и др. Геофизические методы в геокриологическом мониторинге // Вестник Московского Университета. Серия 4. Геология. 2022. № 6. С. 141–151. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2022-6-141-151
  16. 16. Трифонов Б.А., Милановский С.Ю., Великин С.А., Истратов В.А. Сейсмические воздействия на мерзлоте // Устойчивость природных и технических систем криолитозоны в условиях изменения климата: матер. Всерос. конф. с междунар. участием, посв. 150-летию М. И. Сумгина / Отв. ред.-ры: Р.В. Чжан, А. Н. Фёдоров, М. Н. Григорьев. Якутск: Изд-во ФГБУН ИМ им. П.И. Мельникова СО РАН, 2023. C. 227–229.
  17. 17. Трифонов Б.А., Милановский С.Ю., Несынов В.В. Особенности проведения сейсмического микрорайонирования на мерзлоте // Вопросы инженерной сейсмологии. 2023. Т. 50. № 4. C. 106–114.
  18. 18. Трифонов Б.А., Милановский С.Ю., Несынов В.В. Оценка сейсмических воздействий в условиях деградации мерзлоты // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2022. Вып. 56. № 4. С. 59–73.
  19. 19. Фролов А.Д. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2005. 607 с.
  20. 20. Чжан Р.В., Великин С.А., Кузнецов Г.И., Крук Н.В. Грунтовые плотины в криолитозоне России. Новосибирск: Академическое изд-во “Гео”, 2019. 427 с.
  21. 21. Bardet J.P., Tobita T. NERA А computer program for nonlinear earthquake site response analyses of layered soil deposits. Department of Civil Engineering, University of Southern California, April 2001. 44 p.
  22. 22. Emmanuel Chaljub, Emeline Maufroy, Peter Moczo et al. 3-D numerical simulations of earthquake ground motion in sedimentary basins: testing accuracy through stringent models // Geophysical Journal International. 2015. Vol. 201. Issue 1. P. 90–111. https://doi.org/10.1093/gji/ggu472
  23. 23. Istratov, V.A., Frolov, A.D. Radio wave borehole measurements to determine in situ the electric property distribution in a massif // J. Geophys. Res. Planets, 2003. Vol. 108. No E4: 8038-8043. https://doi.org/10.1029/2002JE001880
  24. 24. Milanovskiy S., Velikin S., Cherepanov A., Petrunin A., Istratov V. Permafrost and objects of economic activity in Siberia – risks and facts // Proc. 27th General Assembly of the Int. Union of Geodesy and Geophysics, abstract № IUGG19-0488, Montreal, Canada, 2019. (file:///C:/Users/777/Downloads/astractDetails_Monreal2019%20(1).pdf).
  25. 25. Milanovskiy S., Velikin S., Petrunin A. Geophysical Monitoring of Permafrost in Yakutia – Observation and Modelling // Proc. Int. Conf. “Solving the puzzles from Cryosphere”, Pushino, 2019. С. 123–124. https://istina.msu.ru/publications/article/257939745/.
  26. 26. Milanovskiy S., Velikin S., Petrunin A., Istratov V. Geophysical Monitoring of Engineering Constructions in Western Yakutia and Study of Coupled Problem of Temperature and Seepage Fields in Permafrost near Hydro Unit // Proc. of 68th Canadian Geotechnical Conference and 7th Canadian Permafrost Conference – GeoQuebec, Quebec City, Canada, September 20–23, 2015. 9 p. (https://www.researchgate.net/publication/354447452_Geophysical_Monitoring_of_Engineering_Constructions_in_Western_Yakutia_and_Study_of_Coupled_Problem_of_Temperature_and_Seepage_Fields_in_Permafrost_near_Hydro_Unit)
  27. 27. Ruiz P., Penzien J. Probabilistic Study of the Behavior of Structures During Earthquake. Report No. UCB/EERC-69-3. (PB 187 886) A06. Earthquake Engineering Research Center. University of California, Berkeley, CA, March 1969. 45 p.
  28. 28. Parazoo Nicholas C., Charles D. Koven, David Lawrence et al. Detecting the permafrost carbon feedback: talik formation and increased cold-season respiration as precursors to sink-to-source transitions // The Cryosphere. 2018. V. 12. № 1. P. 123–144. https://doi.org/10.5194/tc-12-123-2018.
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library