Summary

The present report deals with the procedure and results obtained after application of seismic-acoustic methods to study jointing, anisotropy and heterogeneity of rock massifs as well as influence of the shown above factors on deformation properties of rocks.

A special feature of the procedure is the application on a large scale of the multifrequencly modifications of the seismic acoustics (seismic, acoustic and ultra-sound methods), ensuring more detailed and through study of the massif. The latter is proved by an experience of several years’ standing gained as a result of the geophysical studies executed by the "Hydroproject" at different hydropower schemes of the Soviet Union.

The application of seismic-acoustic methods, to cope with the subjects mentioned above, is backgrounded on the theoretical studies and experimental works of the kinematic special features on propagation of the elastic waves (longitudinal and transversal) in fractured anisotropic and heterogeneous media.

The studies determine the qualitive properties of jointing (volume of joints, directions of the prevailing directions of joint systems, properties of joints filling); the grade, character and nature of anisotropy as well as heterogeneity and dimensions of the heterogeneity elements (blocks).

The shown before factors accounted for enable to evaluate more truly the elastic and deformation properties of the rock massif and to apply surely the results of separate static experiments for rock body under study.

According to the existing conceptions [1] the rock massifs are complex media, distributed into separate structural elements of different orders. Physical and mechanical properties of these elements are governed by the primary properties of rocks, conditioned by their genesis, facial-lithological distinguishing features, mineralogical composition, as well as by the conditions of the rock massifs meaning their jointing, water content, stress distribution and other factors. Local distinguishing features of the composition or conditions of rocks cause heterogeneity of properties in massifs under consideration but regular heterogeneities (bedding, jointing etc) cause their quasianisotropy. These phenomena considerably complicate geological conditions at the sites of different structures.

Résumé

Dans l’exposé sont traités la méthode et les résultats de l’utilisation des procédés sismo-acoustiques en vue d’étudier la fissuration, l’anisotropie et l’hétérogénéité des massifs rocheux, ainsi que l’influence des facteurs susmentionnés sur la déformabilité des roches.

La particularité caractéristique de la méthode utilisée est la combinaison des modifications à différente fréquence de l’acoustique séismique (procédés séismiques, acoustiques et ultra-sonores) qui assurent la possibilité d’étudier complètement un massif en échelle et détails divers. Ce dernier fait est confirmé par une expérience basée sur des études géophysiques effectuées pendant plusieurs années par l’institut «Hydroproject» aux différents ouvrages hydrauliques de l’Union Soviétique.

L’utilisation des procédés sismo-acoustiques dans la solution des problèmes mentionnés est basée sur les études théoriques et expérimentales des particularités cinématiques de la propagation des ondes élastiques (longitudinales et transversales) dans les milieux fissurés anisotropes et hétérogènes.

Au cours des études, on détermine les caractéristiques quantitatives de la fissuration (volume des vides, direction de systèmes prédominants, propriétés du remplissage): on définit le degré, le caractère et la nature de l’anisotropie et de l’hétérogénéité (blocs).

La prise en considération des facteurs susmentionnés permet d’apprécier d’une manière plus objective les caractéristiques d’élasticité et de déformation du massif et d’étendre avec certitude les résultats des essais statiques isolés au massif étudié.

Zusammenfassung

Es werden dieTMethodik und Ergebnisse der Anwendung von seismoakustischen Verfahren zur Untersuchung der Klüftigkeit, Anisotropie und Inhomogenität des Felsverbandes sowie der Einfluss der genannten Faktoren auf die Deformationseigenschaften der Gesteine behandelt.

Die auzuwendende Methodik wird durch weitgehende komplexe Anwendung von seismischen, akustischen und Ultraschallverfahren gekennzeichnet, die den Felsverband mit dem erwünschten Grad der Genauigkeit im Labor und in der Natur erkennen lassen. Das letztere wird erfahrungsgemäss durch mehrjährige geophysische Untersuchungen des Instituts »Hydroprojekt« an verschiedenen wassertechnischen Anlagen der Sowjetunion bewiesen.

Der Anwendung von seismoakustischen Verfahren zur Lösung der genannten Probleme liegen theoretische und experimentelle Untersuchungen der kinematischen Besonderheiten der Ausbreitung elastischer Wellen (longitudinal und transversal) in klüftigen anisotropen sowie inhomogenen Medien zugrunde.

Nach Angaben der Untersuchungen werden die quantitativen Kennwerte der Klüftigkeit ermittelt (Hohlraumvolumen der Klüfte, Richtung der vorherrschenden Kluftsysteme, Eigenschaften der Kluftausfüllung): es werden Grad, Charakter und Natur der Anisotropie sowie Inhomogenität des Felsverbandes, Dimensionen der vorherrschenden Elemente der Inhomogenität (Blöcke) festgestellt.

Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Faktoren wird die objektive Beurteilung der Elastizitäts- und Defermationseigenschaften des Felsverbandes ermöglicht sowie die genauere Übertragung von Ergebnissen der statischen Einzelversuche auf den zu untersuchenden Felsverband gesichert.

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