Description:

_first break том 26, Июнь 2008 Методики увеличения эффективности специальная тема_ Сейсмический мониторинг процессов разрывных нарушений вызванных движением оползня в Форарльбергских Альпах Австрия Seismic monitoring of fracture processes generated by a creeping landslide in the Vorarlberg Alps, Austria Марко Вальтер (Marco Walter1*) и Манфред Йосвиг (Manfred Joswig1) представили результаты применения наносейсмического мониторинга в котором сейсмические минирасстановки были размещены на оползневом массиве Heumoes в Форарльбергских Альпах, Австрия, в попытке установить сейсмическую активность вызванную вероятно неустойчивой массой ледниковых отложений. Движения масс в горных областях являются серьезной угрозой для местных поселений и наносят большой экономический ущерб. В Альпах Форарльберга во время проливных дождей и наводнений в августе 2005 года 36 склоновых обрушений вызвали разрушения, ущерб от которых составил 3,6 миллиона евро (Kanonier et al., 2005). Установка оборудования на неустойчивых участках склонов и их непрерывный мониторинг в полевых условиях все более популярный метод снизить влияние таких опасных бедствий. Использованные геофизические методы стали надежным источником данных существенными при оценке динамики склонов. Most slope instabilities are triggered by rainfalls and associated subsurface water dynamics (e.g., Lollino et al., 2006; Tsaparas et al., 2002). Во многих случаях неустойчивость склонов вызвана ливнями и тесно связана с динамикой подземных вод (e.g., Lollino et al., 2006; Tsaparas et al., 2002). Наблюдения во время сильных ливней ведутся, чтобы понять как дожди влияют на состояние напряжения в приповерхностных зонах. О землетрясениях на глубинах в несколько километров вызванных ливнями сообщали из Швейцарских Альп (Husen et al., 2007) и из горных частей Германии (Hainzl et al., 2006). Тем не менее, никогда не было отмечено что при быстром проникновении воды сопровождающем сильные дожди давление высвобождалось таким образом что его можно было зарегистрировать на медленно движущихся оползнях в неустойчивых породах обычными сейсмическими методами и инструментами. Единственные наблюдения сейсмических сигналов вызванных движениями масс были зафиксированы или в связи со сходом снежных лавин (Surinach et al., 2005; Weichert et al., 1994) или в результате хрупкого разрушения горных пород (Briickl & Mertl, 2006; Spillmann et al., 2007; Roth et al., 2005; Wust-Bloch, 2008). Один из участков мониторинга в срединной части оползневого массива Heumoes. 1 Институт Геофизики Университета Штутгарта, Штутгарт, 70174, Германия. Вы можете связаться с автором по электронной почте Marco.Walter@geophys.uni-stuttgart.de. 2008 EAGE www.firstbreak.org специальная тема Методики увеличения эффективности first break том 26, Июнь 2008 Рис.1 Положение оползня Heumoes расстановка измерительного оборудования скорости перемещения в различных частях оползня и замеренное простирание напорной системы подземных вод обусловливающей основное направление перемещения оползня. С другой стороны, оползень Heumoes в Форарльбергских Альпах состоит из намного более непрочного материала глинистые осыпи и отложенная морена скользящие по мергелям мелового периода. Предыдущие исследования на оползне Heumoes (Lindenmaier et al., 2005) показали что прочная взаимосвязь между проливными дождями и динамикой подземных вод произвела эффект плавучести понизила прочность пород или увеличила гравитационные силы что в конечном счете привело к неустойчивому состоянию оползня. Кроме как для постоянных равномерных оползаний периоды сильных дождей наблюдаются для изучения спонтанных обрушений на Heumoes (Lindenmaier et al., 2005). В сентябре 2005 года Марко Вальтер определяет размещение малой сейсмической расстановки сигналы которые могут быть обнаружены сейсмической аппаратурой на расстоянии в несколько метров. Процесс идентификации предыдущие исследования оползневой массив в Форарльбергских Альпах (Австрия) изучался свыше четырех лет (1998-2002) междисциплинарной группой исследователей (http: www.grosshang.de). Они провели ряд метеорологических гидрогеологических и геотехнических исследований для развития всесторонней физической модели для данного активного оползня (Lindenmaier et al., 2005). Общие сведения Оползневой массив Heumoes расположен на востоке Форарльбергских Альп, в 25 км к югу от Брегенца (Bregenz) и в 10 км к югу от Дорнбирна (Dornbirn) (Рис.1). Протяженность оползня составляет приблизительно 1800 м (с востока на запад), а ширина – 500 м (с севера на юг). Значения высоты колеблются в пределах примерно от 940 м на Востоке и до 1360 м на Западе. В 1970-х гг прямо на оползне Heumoes была построена небольшая курортная деревушка. Сегодня, на большинстве зданий образовались трещины шириной в см. Одна из построек была настолько повреждена что ее пришлось уничтожить. Геологическое строение Марко Вальтер определяет размещение малой сейсмической расстановки две малые сейсмические расстановки были размещены на период наблюдения свыше двух недель чтобы проверить могут ли быть обнаружены сигналы от разрушения пород на оползне Heumoes. Наши наблюдения являются первым сообщением о том что разрушение имеющее место в непрочных осадочных породах способно издавать очень слабые по мощности Оползневой массив Heumoes состоит из очень разнородной глинистой осыпи и ледниковой морены которые были накоплены в ледниковый максимум Вюрма (Smit Sibinga-Lokker, 1965; Schneider, 1999). Отложенная морена включает алевритовый глинистый и песчаный материал компоненты большего размера. Река Ebnit размыла подножье оползня до коренных пород. Выходы коренных более прочных пород которые можно наблюдать на www.firstbreak.org © 2008 EAGE first break том 26, Июнь 2008 специальная тема Методики увеличения эффективности Рис.2 Положение сейсмической расстановки и локализация процессов разрывных нарушений на оползневом массиве Heumoes во время проведения первого мониторинга 8-14 сентября 2005 года. Западные и Южные части оползня представлены толщей слоистых верхнемеловых мергелей (Oberhauser, 2000; Schneider, 1999). Природный источник воды на границе раздела между меловыми мергелями коренных пород и скользящими осадочными отложениями служит датчиком давления в пределах оползня Heumoes (Lindenmaier et al., 2005). Предыдущие исследования В последние годы оползневой массив Heumoes стал целью геологических геотехнических и геодезических исследований нескольких институтов Университета Карлсруэ (University of Karlsruhe) в Германии. Была пробурена одна буровая скважина (Рис.1), но к сожалению бурение было остановлено на глубине 24 м так и не достигнув коренных пород (Lindenmaier et al., 2005). Скважина была оборудована пьезометрическим манометром для измерения давления в поровых водах (в 5.5м и 12 м) и инклинометром. Данные показывают что давление поровых вод на глубине в 5.5м значительно возрастает после проливных дождей (Lindenmaier et al., 2005). В августе 2001 года на Heumoes была установлена метеорологическая станция для измерения количества атмосферных осадков температуры воздуха скорости ветра его направления и относительной влажности воздуха. Смещения поверхности оползня Heumoes были измерены количественно с помощью GPS и обычным наземным геодезическим оборудованием в период между 1998 и 2001 годами. На Heumoes обнаружены три зоны с разными скоростями смещения (Рис.1). Скорости смещения Западной и Восточной частей Heumoes превышают 10 см год в то время как в Центральной части оползня зафиксированы более низкие скорости в 5 см год. Lindenmaier et al. (2005) заключили что Heumoes испытывает непрерывное криповое движение которое может быть внезапно ускорено проливными дождями. Сбор данных обработка данных Сейсмические данные были получены за время двух последовательных периодов мониторинга в 2005 году (8-14 и 23-29 сентября) в результате размещения трехсторонней портативной малой сейсмической расстановки на Heumoes. Каждая Сейсмическая Навигационная Система (Seismic Navigating System _SNS_) состояла из одного Lennartz LE-3D и трех LE-1D короткопериодных сейсмометров с апертурой 25-30 м. Расположение SNS во время проведения исследований показано на рис.2. Данные были записаны в непрерывном режиме станцией Lennartz M24 с частотой записи 400 Гц. Анализ сигналов был выполнен с применением наносейсмического мониторинга причем метод был предусмотрен для анализа чрезвычайно слабых исходных сигналов (Joswig, 2008). Данные были обработаны с использованием программного обеспечения Hypoline интерактивной графической методики по типу «ножниц» которое показывает наиболее вероятные сигналы с низким отношением сигнал-помеха при этом одновременно продемонстрировано влияние нескольких параметров (скоростная модель фазовые пики и определение глубины) на расположение гипоцентра в реальном времени. Исходные данные были пропущены через фильтр верхних частот со значением выше 5 Гц чтобы устранить антропогенные шумы и повысить отношение сигнал-помеха. Поскольку предполагалось что хрупкое разрушение имело место в пределах неустойчивого осадочного покрова для определения местоположения сейсмособытия использовалась модель однородного полупространства со скоростями P-волн 450 м/с. 133 специальная тема Методики увеличения эффективности first break том 26, Июнь 2008 Рис.3 Форма волн и сонограммы трех сейсмособытий записанных станцией 3c Слева процесс образования трещин ML -2.0 на расстоянии 160 м зарегистрированный 13 сентября 2005, 17:06:23 (GMT) Посередине процесс образования трещин ML -1.4 на расстоянии 350 м зарегистрированный 14 сентября 2005, 06:24:44 (GMT) Справа локальное землетрясение ML 1.3 на расстоянии 10 км зарегистрированное 23 сентября 2005, 13:05:32 (GMT) Ключевые слова: break, heumoes, движение, monitoring, процесс, joswig, станция, временной, soc, склон, расстояние, seismic monitoring, метод, размещенный, частота, интенсивный ливень, осадочный, ливень, предполагаться, rainfall, nat, сейсмический расстановка, смотреть, центральный, наносейсмический, slope instability, eage, образ, августа, slope, записанный, подземный вода, int, давление, сильный, хрупкий, непрочный, предел, blikra, university, lindenmaier, оползневый, скорость, запад, увеличение эффективность, оползневый массив, раздеть, international, тема, сейсмичность, восток, firstbreak, увеличение, сонограмма, heincke, firstbreak org, дождь, коренной, кривая, специальный тема, полевой, массив, форарльбергский альпы, bull, geophys, волна, willenberg, показать, зона, сигнал, обнаружить, результат, расстановка, сейсмический, wust-bloch, подземный, порода, эффективность, мониторинг, июнь, интенсивный, roth, час, смещение, событие, методика, поверхность, проливной дождь, специальный, период, проливный дождь, зафиксированный, малый, ледниковый, зарегистрировать, источник, сентябрь, maurer, landslide, сейсмособытие, методика увеличение, вероятный, показывать, оползень, weichert, наблюдение, период спустя, org, исследование, альпы, вода, tsaparas, глубина, определение, sci, гц, vorarlberg, seismic, lollino, alps, unstable, записать, surinach, форарльбергский, высокий, отметить, вызвать, низкий, break июнь, www grosshang, отложение, массив heumoes, дать, неустойчивый, проливный, форма волна, разрушение, оползень heumoes