КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 18-17-00241

НазваниеИсследование устойчивости породных массивов на основе системного анализа геодинамических процессов для геоэкологически безопасной подземной изоляции радиоактивных отходов

Руководитель Гвишиани Алексей Джерменович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геофизический центр Российской академии наук , г Москва

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-410 - Современная геодинамика, моделирование геодинамических процессов

Ключевые слова Устойчивость геологической среды, системный анализ, принятие решений, высокоактивные радиоактивные отходы, напряженно-деформированное состояние, глобальные навигационные спутниковые системы, современные движения земной коры, деформации, землетрясения, тектоника

Код ГРНТИ37.31.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на продвижение решения фундаментальной геолого-геофизической научной проблемы - обеспечения геодинамической безопасности подземной изоляции высокоактивных радиоактивных отходов в геологических формациях. Цель проекта заключается в: а) Создании и разработке системного метода прогноза устойчивости структурно-тектонических блоков земной коры на длительные периоды времени. б) Получении новых знаний о геодинамическом режиме зоны контакта Западно-Сибирской платформы и Сибирской плиты. в) Обеспечении геоэкологической безопасности захоронения радиоактивных отходов на участке "Енисейский" Нижне-Канского массива (Красноярский край). Актуальность исследования обусловлена необходимостью решения важнейшей геоэкологической проблемы России – удаления высокоактивных радиоактивных отходов (РАО) из среды обитания человека, а также фундаментальностью и междисциплинарным характером научной основы прогноза устойчивости геологической среды на длительные периоды времени в условиях нестационарного воздействия на породные массивы тектонических напряжений, теплового потока и других природных и техногенных явлений. Информация только о геологической среде как о системе, нахoдящейся в поле действия природных и техногенных источников, как правило, оказывается недостаточной для выработки обоснованного прогноза ее геодинамической устойчивости. Причины заключаются в том, что ведущиеся сегодня исследования основаны на экстраполяции временных рядов данных, характеризующих свойства, структуру и процессы в геологической среде, на период радиобиологической опасности РАО, который превышает 10 тыс. лет. В результате экстраполяции на столь длительный период времени в системе возникают существенные неопределенности. Для их преодоления необходим системный подход, который в приложении к задачам проекта выступает как способ организации геолого-геофизических исследований. Системный анализ (СА) позволяет установить фундаментальные зависимости между наблюдаемыми явлениями и служит как методом решения уникальных научных задач, так и определяет и уточняет их постановку. Проект позволит сделать существенный шаг вперед в развитии методологии конечно-элементного моделирования напряженно-деформированного состояния структурных тектонических блоков, в рамках его использования СА. При задании граничных условий на границах блока будут использоваться данные наблюдений за современными движениями земной коры на основе глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). В настоящее время развернута группировка ГЛОНАСС-спутников в полном объеме и объявлено о функционировании 15 спутников системы GALILEO. Прежде результаты деформационного мониторинга получали исключительно по данным GPS-наблюдений. Новизна исследований будет заключаться в разработке новых подходов и в получении результатов на основе совместного анализа данных всех функционирующих спутниковых навигационных систем, что является новой задачей, не решенной в настоящее время. Соответствующий доступ к данным обеспечивается Мировым центром данных Геофизического центра РАН. Результаты моделирования напряженно-деформированного состояния и скоростей деформаций по данным ГНСС-наблюдений будут положены в основу исследования устойчивости на более крупном иерархическом уровне - приконтурной части ПГЗРО, где образуются локальные зоны высокоградиентных полей напряжений. Они инициируют вместе с тепловым воздействием РАО (имеются прогнозы, что температура может достигать 2000 С) деструкцию пород вокруг подземных выработок и скважин с контейнерами РАО. В рамках проекта планируется также создание новой методики и алгоритмов тектонофизического моделирования НДС в эпицентральных зонах коровых землетрясений. Это позволит, совместно с анализом данных ГНСС-наблюдений прогнозировать эволюцию деформаций земной поверхности на примере сейсмоактивных зон, как тестовых районов максимально негативного сценария развития геодинамической обстановки, вызывающего разрушение структурного тектонического блока. Будет решена новая задача – расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) при действии мгновенного энергетического импульса на породный массив, вмещающий выработки пункта глубинного захоронения радиоактивных отходов (ПГЗРО), аппроксимированного в виде пластинчатого блока. Ее оригинальность заключается в том, что решение проводится на основе сдвиговой теории Рейснер-Миндлина при действии сосредоточенного внешнего воздействия с использованием энергетически-силовой аналогии. Научная новизна проекта в части системного интеллектуального анализа и интерпретации данных геолого-геофизических наблюдений заключается в использовании, разработанного в Геофизическом центре РАН, оригинального подхода для анализа данных геолого-геофизических наблюдений - дискретного математического анализа (ДМА). Этот пoдход существенно отличается от классических методов обработки геофизических данных (фрактальный анализ, спектрально-временной анализ, вейвлет-анализ, статистический анализ и др.) будучи ориентированным на моделирование логики эксперта, осуществляющего анализ и интерпретацию результатов. Планируется развитие методов распознавания образов в приложении к задачам проекта. В частности, будет оценено влияние Алтае-Саянской орогенной области на сейсмическую опасность зоны контакта Западно-Сибирской платформы и Сибирской плит (участок строительства ПГЗРО). С учетом данных моделирования и деформационного мониторинга будет разработан новый кинематический подход к геодинамическому районированию территорий. Интегральные результаты исследований планируется нормировать методами ДМА, трансформировать в нечеткие структуры и получить на их основе прогнозную оценку геодинамической безопасности подземной изоляции высокоактивных РАО. Предполагается также детальное изучение этой оценки с целью выделения наиболее опасных областей внутри структурного тектонического блока, вмещающего горные выработки ПГЗРО. Основные результаты руководителя и членов научного коллектива в области системного анализа, геофизики, геодинамики, математического моделирования и прогноза устойчивости геологической среды, заложившие основу для постановки задач данного проекта, являются новыми в мировой науке. Об этом свидетельствует прилагаемый отдельным файлом список публикаций коллектива за последние пять лет в реферируемых научных журналах, в том числе 31 в изданиях, индексируемых в Web of Science и/или в Scopus. Системный анализ - это осмысление и исследование явления через изучение взаимодействия его компонентов друг с другом и с окружающей средой. Предлагаемый проект позволит осуществить такое исследование для оптимизации объемно-планировочного решения ПГЗРО и обоснования методов исследований в подземной исследовательской лаборатории (ПИЛ). Для описания компонентов системы будут использованы методы геологии, геофизики, тектоники, геодезии и космической навигации. Системный анализ позволит описать результаты взаимодействия этих подсистем в рамках изучаемой проблемы.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---