Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия

Багаутдинов И. И., ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук, bagautdinov_ii@pers.spmi.ru
Локтюкова О. Ю., ведущий инженер
Шабаров А. Н., директор, докт. техн. наук

Рассмотрены некоторые подходы к численному моделированию тектонических нарушений. В большей степени уделено внимание зонам вторичной трещиноватости, которые формируются в окрестности зоны сдвига, как правило, на начальной стадии нагружения (сколы Риделя). Авторы предлагают выполнять моделирование подобных нарушений с применением усовершенствованной модели геоматериалов Concrete. Важной особенностью данной модели является возможность учитывать изменение прочностных и деформационных характеристик во времени, деформационное упрочнение и разупрочнение материала при действии как касательных, так и растягивающих напряжений, сдвиговую ползучесть и объемную усадку. Параметрическое обеспечение модели поведения геоматериалов выполнено по результатам лабораторных испытаний в лабораториях Горного университета. Прогноз развития сколов Риделя представлен в виде эпюр распределения пластических деформаций в массиве. Авторами установлено, что величина угла развития ско- лов в значительной степени зависит от фактической шероховатости магистральной трещины-сместителя, разумеется с учетом масштабного эффекта. Так, для условно прямолинейных магистральных трещин (JRC=0) углы развития сколов Ригеля (вторичных трещин) находятся в диапазоне от 39 до 55°. Полученные результаты подтверждаются натурными наблюдениями других авторов, что свидетельствует о потенциальной возможности практического применения предложенного подхода после проведения дополнительных исследований.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23-17-00144).

1. Рассказов И. Ю., Батугин И. Ю., Федотова Ю. В., Потапчук М. И. Оценка склонности месторождения к проявлению горно-тектонических ударов (на примере месторождения Южное) // Горный журнал. 2023. № 1. С. 74–78.
2. Батугин А. С. Классификация участков земной коры по степени геодинамической опасности // ГИАБ. 2010. № 12. С. 87–94.
3. Локтюкова О. Ю., Кравчук А. В. Методика прогнозирования тектонических нарушений на основе переинтерпретации данных геологоразведочных работ // ГИАБ. 2025. № 2. С. 114–129.
4. Батугин А. С., Мороз Н. Е. История развития и перспективы дальнейшего применения метода геодинамического районирования // Горная промышленность. 2024. № 3S. С. 14–19.
5. Ольховатенко В. Е., Трофимова Г. И., Ожогина Т. В. Методы изучения трещиноватости горных пород. – Томск : Изд-во Томского государственного архитектурно-строительного ун-та, 2015. – 80 с.
6. Ребецкий Ю. Л., Михайлова А. В., Сим Л. А. Cтруктуры разрушения в глубине зон сдвигания. Результаты тектонофизического моделирования // Проблемы тектонофизики. К 40-летию создания М. В. Гзовским лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН. – М : Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН, 2008. С. 103–140.
7. Ребецкий Ю. Л. Механизм генерации тектонических напряжений в областях больших вертикальных движений // Физическая мезомеханика. 2008. Т. 11. № 1. С. 66–73.
8. Yakovlev F., Gaidzik K., Voytenko V., Frolova N. Balanced cross-section restoration in a complicated folded hinterland structure: Shilbilisaj profile, Talas ridge, Caledonian Tien Shan // Terra Nova. 2023. Vol. 35. Iss. 1. P. 1–14.
9. Корбутяк А. Н., Фролова Н. С., Мишакина А. А. Физическое моделирование структурообразования в осадочном чехле над разломом фундамента. Сопоставление с эшелонированными нефтегазоносными вало образными поднятиями севера Западно-Сибирской плиты // Каротажник. 2018. № 3(285). С. 57–67.

10. Фролова Н. С., Корбутяк А. Н., Мишакина А. А., Корпач С. В. Развитие деформаций в зонах сдвига: результаты физического моделирования с использованием песка // Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле : матер. докладов четвертой Всероссийской тектонофизической конф. с междунар. участием. – М. : ИФЗ, 2016. Т. 2. С. 385–392.
11. Беляков Н. А., Емельянов И. А. Учет трещиноватости породного массива при определении его естественного напряженного состояния методом кольцевой разгрузки с применением многокомпонентного датчика смещений // ГИАБ. 2024. № 12-1. С. 145–164.
12. Корчак П. А., Карасев М. А. Геомеханическое обоснование формирования зон хрупкого разрушения пород в окрестности сопряжений горных выработок рудников АО «Апатит» // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 1. С. 67–80.
13. Вербило П. Э., Карасев М. А., Шишкина В. С. Прогноз геомеханического состояния структурно нарушенных породных целиков с учетом запредельного их деформирования // Горный журнал. 2025. № 3. С. 41–47.
14. Kozyrev A. A., Kuznetcov N. N., Fedotova I. V., Shokov A. N. The estimation of rockburst hazard for hard rocks by the test results below and beyond the compressive strength // Rock Mechanics for Natural Resources and Infrastructure Development : Proceedings of the 14th International Congress on Rock Mechanics and Rock Engineering. Series: Proceedings in Earth and geosciences. – London : CRC Press, 2020. Vol. 6. P. 1792–1798.
15. Ильинов М. Д., Коршунов В. А., Поспехов Г. Б., Шоков А. Н. Комплексные экспериментальные исследования механических свойств горных пород: проблемы и пути их решения // Горный журнал. 2023. № 5. С. 11–18.
16. Plaxis Connect Edition V22.02. 2025. URL: https://bentleysystems.servicenow.com/community?id=kb_article_view&sysparm_article=KB0108423 (дата обращения: 29.04.2025).
17. Litvinenko V., Trushko V. Modelling of geomechanical processes of interaction of the ice cover with subglacial Lake Vostok in Antarctica // Antarctic Science. 2025. Vol. 37. Iss. 1. P. 39–48.
18. Трушко В. Л., Розанов А. О., Саитгалеев М. М., Петров Д. Н., Ильинов М. Д. и др. Критерии акустической эмиссии для анализа процесса разрушения горных пород и оценки формирования трещинных коллекторов на больших глубинах // Записки Горного института. 2024. Т. 269. С. 848–858.
19. Рассказов М. И., Терёшкин А. А., Цой Д. И., Константинов А. В., Сидляр А. В. Оценка геомеханического состояния горнорудного массива по данным сейсмоакустического мониторинга на удароопасных месторождениях // ГИАБ. 2021. № 12-1. С. 167–182.
20. Протосеня А. Г., Беляков Н. А., Буслова М. А. Моделирование напряженнодеформированного состояния блочного горного массива рудных месторождений при отработке системами разработки с обрушением // Записки Горного института. 2023. Т. 262. С. 619–627.
21. Протосеня А. Г., Алексеев А. В., Вербило П. Э. Прогноз напряженнодеформированного состояния и устойчивости лба забоя тоннеля при пересечении нарушенных зон грунтового массива // Записки Горного института. 2022. Т. 254. С. 252–260.
22. Носков В. А., Бадтиев Б. П., Павлович А. А. Риск-менеджмент при ведении открытых горных работ // Горный журнал. 2020. № 2. С. 51–55.
23. Головченко Ю. Ю., Румянцев А. Е., Лалин В. В., Соннов М. А. Моделирование тектонических нарушений с применением связей конечной жёсткости с интеграцией в CAEFidesys // Горная промышленность. 2025. № 4. С. 78–84.
24. Kalinin E. V., Barykina O. S., Panasyan L. L. Mathematical-Numerical Modeling of Tectonic Fault Zone (Tadzhikistan) // Engineering Geology for Society and Territory. Applied Geology for Major Engineering Projects : Conference proceedings. – Cham : Springer, 2015. Vol. 6. P. 91–93.
25. Li Y., Liu Y., Niu A., Zhan W., Feng W. et al. Numerical simulation of fault activity in the Qilian tectonic belt and dynamic background of Menyuan earthquake series // Journal of Geodynamics. 2024. Vol. 161. ID 102034.
26. Li Y., Liu S., Chen L., Du Y., Li H. et al. Mechanism of crustal deformation in the Sichuan-Yunnan region, southeastern Tibetan Plateau: Insights from numerical modeling // Journal of Asian Earth Sciences. 2017. Vol. 146. P. 142–151.
27. Li S., Moreno M., Bedford J., Rosenau M., Oncken O. Revisiting viscoelastic effects on interseismic deformation and locking degree: A case studyof the Peru-North Chile subduction zone // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2015. Vol. 120. Iss. 6. P. 4522–4538.
28. Li Y., Wu Q., Pan J., Zhang F., Yu D. An upper-mantle S-wave velocity model for East Asia from Rayleigh wave tomography // Earth and Planetary Science Letters. 2013. Vol. 377-378. P. 367–377.
29. Wang H., Liu-Zeng J., Ng A. H.-M., Ge L., Javed F. et al. Sentinel-1 observations of the 2016 Menyuan earthquake: A buried reverse event linked to the leftlateral Haiyuan fault // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2017. Vol. 61. P. 14–21.
30. Wu Y., Jiang Z., Pang Y., Chen C. Statistical Correlation of Seismicity and Geodetic Strain Rate in the Chinese Mainland // Seismological Research Letters. 2022. Vol. 93. No. 1. P. 268–276.
31. Yang H., Wang D., Guo R., Xie M., Zang Y. et al. Rapid report of the 8 January 2022 MS 6.9 Menyuan earthquake, Qinghai, China // Earthquake Research Advances. 2022. Vol. 2. Iss. 1. ID 100113.
32. Xu Z., Li H. The Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling (WFSD) Project // Earthquake and Disaster Risk: Decade Retrospective of the Wenchuan Earthquake. – Singapore : Springer, 2019. P. 69–105.
33. Zhang P.-Z., Wen X.-Z., Shen Z.-K., Chen J.-H. Oblique, High-Angle, Listric-Reverse Faulting and Associated Development of Strain: The Wenchuan Earthquake of May 12, 2008, Sichuan, China // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2010. Vol. 38. P. 353–382.
34. Носков В. А., Морозов К. В., Грищенкова Е. Н., Тенисон Л. О. Оценка и управление геомеханическим риском на основе машинного обучения // Горный журнал. 2025. № 8. С. 49–56. DOI: 10.17580/gzh.2025.08.06