Способ контроля напряженно-деформированного состояния горных пород

(5) 5 ПАТЕ ГосудАРстВенное пАтентноВЕДОМСТВО СССР(71) Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта АН СССР(56) 6 пц ЕЫцпо Вабап спапцез 1 п зцгГасе зоПцаз,6,3 е 1 зпо 1. Вез. 1987, ч. 40, ч 5, р,553-560.Сурков Ю,А, и др. Низкофоновый спектрометр. - М.: Атомная энергия, т. 34, вып. 2,1973, с. 125,Изобретение относится к технике прогноза землетрясений и может быть применено в геофизическом мониторинге окружающей среды,Цель изобретения - повышение чувствительности.Сущность изобретения заключается в том, что датчик у-квантов располагают под землей в экране, представляющем низкофоновую камеру, непрерывно измеряют количество у-квантов в диапазоне энергий до 5 МэВ в разных энергетических интервалах, в нашем случае в "окне" 1,7-2,0 МэВ, спектрометрическую информацию регистрируют не реже, чем ежечасно, из сигнала; соответствующего результатам измерений за сутки вычитают значения математически полученной гармоники суточного хода, а также сигналы, соответствующие "всплескам" интенсивности потока космических лучей и по оставшимся сигналам, соответстЮ 18178(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯГОРНЫХ ПОРОД(57) Использование: в геофизике, Сущность изобретения: осуществляют регистрацию фона в низкофоновой камере гамма-спектрометрическим детектором в диапазоне энергий до 5 МэВ. По наличию статистически значимых всплесков на временной зависимости судят об изменении напряженно-деформированного состояния горных пород. 1 ил. вующим статистически значимым "всплескам", используемым в качестве предвестника землетрясений, выносят суждение о месте и времени предстоящего сейсмособытия.Низкофоновая камера, находящаяся в подземном помещении с глубиной, достаточной для поглощения мягкой компоненты космических лучей, состоит из массивной многослойной защиты 1, детектора у-излучения 2 и электронной части 3 (блок питания и спектрометрические счетчики числа импульсов),Способ осуществляется следующим образом, В подземном помещении собирается низкофоновая камера, причем глубина расположения лаборатории (степень поглощения космических лучей), конструкция и материалы камеры выбираются из условия достижения максимально низкого фона в камере, при котором появляется возмож-.ность наблюдения пиков излучений, несущих информацию о. подготовке землетрясения. С позиции минимального фона и максимальной чувствительности выбирается детектор у излучения. Энергетическое разрешение детектора менее принципиально, так как излучение проявляется в достаточно широком энергетическом диапазоне. Временная нестабильность спектрометрического тракта - в пределах 2 - 3 за все время наблюдений. При выводе суммируется число импульсов в заранее заданных энергетических интервалах, соответствующих излучению продуктов радонового и торонового рядов: 1,7 - 2,0 МэВ, 2,5-3,4 МэВ, общей естественной радиоактивности (0,3 - 3,4 МэВ), космических лучей (выше 3,4 МэВ), Интервал космических лучей - контрольный, т.к. всплески интенсивности КЛ приводят к возникновению пиков, не связанных с сейсмикой. Сумма импульсов в энергетических окнах периодически регистрируется (достаточно часто) в течение суток. В нашем случае использовался интервал 1,7 - 2,0 МэБ, из которого вычитались всплески связанные с интервалом космических лучей, строилась суточная кривая, соответствующая вариациям эманаций в атмосфере лаборатории и в окружающей гидросистеме и над полученной суточной кривой, которая видна при гармоническом анализе, фиксируются пики, которым впоследствии через вполне определенное время соответствует сейсмособытие. Предварительные измерения показывают зависимость ширины и высоты пика от силы и дальности землетрясения, При этом /-счетчики дочерних продуктов радона, расположенные в том же рабочем обьеме камеры, усчетчики, расположенные вне низкофоновой камеры, детекторы космических лучей, подобных пиков не дают, откуда делается вывод, что эти пики не связаны с флюидной компонентой, а также прямым воздействием проникающей компоненты космических лучей, регистрируемой сцинтилляционными детекторами.Возможным механизмом является,появление излучения, например нейтронного, в горных породах в ходе подготовки землетрясения и рождение у-квантов в стенках массивной защиты. Источником нейтронов могут служить ядерные реакции, идущие в горных породах. Учитывая определенную зависимость формы и величины пика от дальности и силы землетрясения, определение места землетрясения может быть реализовано сетью подобных пунктов (в выработках, штольнях, скважинах и т.д.),Способ опробован в подземной ниэкофоновой лаборатории в Закавказском регионе (г. Тбилиси). Изучалось энергетическоеокно 1,7-2 ОМэВ, частота вывода суммы им 5 пульсон - каждый час, проверка показалапродолжение рабочего диапазона вплоть до2,5 МэВ, Установка работала в автоматическом режиме в течение нескольких лет эаисключением случаев планового измерения10 в ней радиоэлементов в образцах горныхпород. Найден период времени между пиком, предшествующим землетрясению и са-мим сейсмособытием. Для землетрясений сК9 он равен 9 + 1 сутки. Радиус чувстви 15 тельности методики экспериментально определен в 200 км для "узких" пиков.Аномалии типа "широкого пика" или "генераций" (наличие рядом с положительнымвыбросом отрицательного) удалось связать20 с особо сильными землетрясениями, удаленными до 3000 км от лаборатории, Параллельный анализ самой суточной кривой(связанной с радоном) повышает информативность анализа состояния напряженно 25 деформированных горных пород.Таким образом, информативность идостоверность прогноза возрастает засчет регистрации нового способа контролясостояния горных пород.30 Опробование методики в другом - Северокавказском регионе (Краснодарскийкрай) в аналогичной низкофоновой камерена глубине 40 м показало наличие такого жеэффекта,35 Формула изобретения.Способ контроля напряженно-деформированного состояния горных пород,включающий регистрацию вариаций во времени естественного радиоактивного фона40 датчиком гамма-излучения, установленнымпод поверхностью Земли, обработку результатов регистрации, по результатам которойфиксируют изменение напряженно-деформированного состояния горных пород, о т 45 лича ю щийся тем,что,сцельюповышения чувствительности, датчиком, установленным в низкофоновой камере,непрерывно измеряют спектр у-излучения.в диапазоне энергий до 5 МэБ, регистриру 50 ют не реже чем ежечасно количество )фквантов, измеренных по крайней мере вэнергетическом интервале 1,7-2,5 МэВ,строят временную зависимость зарегистрированной информации, устанавливают по55 ней наличие статистически значимых всплесков, момент появления которых соотносятс моментом времени, предшествующим изменению напряжение - деформированногосостояния горных пород,1817858 ЕДУ Составитель И. НевинскийТехред М, Моргентал Корректор М, Куль Т, Иванова Реда изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 каз 1741 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5