Primjena refrakcione seizmike kod rješavanja zadataka u inženjerskoj geologiji i rudarstvu

Inženjerska geofizika priprada oblasti primijenjene geofizike, čije metode se koriste pri rješavanju zadataka inženjerske geologije, hidrogeologije, građevinarstva i rudarstva.Informacija, dobijena u procesu mjerenja prostornih i vremenskih varijaca fizičkih polja, koristi se za izučavanje u prirodnim uslovima, procesa i pojava, u stijenskom masivu, kao i za izučavanje fizičko-mehaničkih svojstava stijenskih masa, raspodjelu tih svojstava u prostoru i njihovu vremensku promjenljivost.

Fizički procesi u stijenskom masivu nastaju djelovanjem prirodnih, uglavnom geološko-tektonskih faktora, te kao rezultat proizvodne ljudske djelatnosti. Izučavanje stepena manifestacije tih procesa i pojava ima važan privredni značaj. Tako, inženjersko-geološka rejonizacija različitih razmjera omogućava da se odrede amplituda i frekvencija savremenih pokreta stijenskih masiva. To je posebno važno za izbor pogodnih lokacija za igradnju kapitalnih objekata, obezbjeđujući njihovu trajnu i sigurnu eksploataciju. Na primjer, izučavanje dinamike zona koje se obrušavaju u eksploatacionom polju ležišta usmjereno je, ne samo na povećanje produktivnosti eksploatacije ležišta, nego i na obezbjeđenje mjera zaštite i sigurnosti pri radu. Informacije o raspodjeli gorskih pritisaka u stijenskom masivu neophodne su, prije svega, za projektovanje najpogodnijih mjesta za prolazak rudarskih otkopa. To je važno radi predupređenja moguće značajnije izmjene prirodnog pritiska u periodu prolasaka otkopa, a čije previđanje može dovesti do pojave gorskog udara i zarušavanje.

Dosta veliki značaj pri rješavanju praktičnih zadataka ima i određivanje fizičko-mehaničkih svojstava stijenskih masa u uslovima njihovog prirodnog zalijeganja. Važnost određivanja tih parametara proizilazi prvenstveno iz neophodnosti sprovođenja projektnih proračuna, (obim radova pri otvaranju u početku eksploatacije površinskog kopa ili objekta, ponašanje tla pod temeljima nadzemnih građevinskih objekata, ocjena stabilnosti podloga velikih brana itd.). Ova su razmatranja neophodna i pri projektovanju tehnoloških procesa, mašina i mehanizama u fazi eksploatacije ležišta mineralnih sirovina. Na osnovu izmjene fizičko-mehaničkih svojstava stijenskih masa u toku vremena daju se preporuke za tekuću eksploataciju i neophodne preventivne mjere.

Fizički procesi koji se odvijaju u stijenskim masivima u tijesnoj su uzajamnoj pocezanosti sa njhovim fizičko-mehaničkim svojstvima. Tako, gustoća i vlažnost stijenskog materijala u određenom stepenu zavisi od razmještaja i veličine gorskog pritiska (naponskog stanja) prouzrokovanog, na primjer, prolaskom otkopnog fronta kroz stijenski masiv. Očigledno je da su raspodjela napona u masivu, veličine modula deformacije, modula elastičnosti, Poisso-novog koeficijenta, uslovljene gustoćom stijenskog materijala. Brzina rasprostiranja elastičnih oscilacija kroz stijenski materijal umnogome zavisi od gustoće i vlažnosti stijene. S tim u vezi, raziličita fizička svojstva mogu biti ponekad funkcionalno, a u većini slučajeva korelaciono, međusobno povezana. Tako, koeficijent emanacije stijene smanjuje se s povećanjem vlažnosti, brzina rasprostiranja elastičnih oscilacija raste s porastom gustoće čvrstih stijena, ali je obrnuto proporcionalna vlažnosti kod glinovitih stijenskih materijala.

Inženjerska seizmika pripada novijem razvojnom pravcu inženjerske geofizike. Uspjehu i priznanju kompleksa seizmičkih metoda istraživanja doprinijelo je tošto su se one pokazale dosta efikasnim pri rješavanju mnogih važnih zadataka, kako kod inženjersko-geoloških istraživanja, tako i kod istraživanja u raznim oblastima građevinarstva i rudarstva. Nagli razvoj mikroprocesorske elektronike omogućio je značajna poboljšanja tehničkih karakteristika seizmičkih uređaja, s jedne strane, a razvoj mikroračunara omogućio je razvoj softvera za obradu podataka, s druge strane. Time je dobrom dijelu metoda primijenjene goefizike omogućena primjena u rješavanju niza zadataka iz oblasti inženjerske seizmike. Nagli razvoj metode inženjerske seizmike omogućio joj je da postane samostalna oblast inženjerske geofizike, čiji je predmet interesovanja rješavanje zadataka iz oblasti inženjerske geologije i hidrogeologije pomoću kompleksnih seizmičkih, akustičkih i ultrazvučnih metoda. Prema tome, inženjerska seizmika je cjelokupnost seizmičkih, akustičkih i ultrazvučnih metoda istraživanja, koje se primjenjuju pri izučavanju građe, svojstava i stanja stijena i stijenskih naslaga za potrebe inženjerkse geologije, građevinarstva i rudarstva. Za razliku od klasične primjenjene seizmike, inženjerska seizmika uključuje istraživanja na površini terena, rudarskim objektima, istražnim otkopima, galerijama i oknima, na etažama površinskih kopova, seizmički, akustički i ultrazvučni karotaž i ultrazvučna ispitivanja na uzorcima i izdancima. Upravo kompleksnost navedenih metoda istraživanja u nizu slučajeva omogućava najpotpunije i najadekvatnije rješenje zadatka. Velika prednost seizmičkih, kao i nekih drugih geofizičkih metoda istraživanja, sastoji se u mogućnosti brzog i relativno jeftinog izučavanja značajne zapremine stjenskih masa u stijenskom masivu istražnog prostora. Važna prednost seizmičkih metoda je mogućnosti određivanja inženjersko-geoloških pokazatelja stijenskih masiva bez uzimanja uzoraka, odnosno bez narušavanja masiva i prirodne strukture materijala. Ova se prednost naročito ističe pri izučavanju svojstava nevezanih stijenskih materijala, gdje je uzimanje neporemećenih uzoraka dosta složeno, a često i ne moguće.

Osnovni zadatak primjene refrakcione seizmike u rudarstvu, kako pri izučavanju fizičko mehaničkih karakteristika i svojstava stijenskih masa i inženjersko geoloških uslova stijenskog masiva u njihovim prirodnim uslovima zalijeganja, tako i pri izučavanju deformabilnosti stijenskih masa za potrebe definisanja optimalnih parametara bušenja i miniranja, sastoji se u detaljnom izučavanju litostratigrafske i strukturno tektonske građe stijenskog masiva, dinamičkih karakteristika deformabilnosti i ostalij fizičko-mehaničkih svojstava i stanja stijenskih masa na pojedinim mjernim mjestima izdvojenih strukturnih zona stijenskog masiva,