System pomiaru samoistnej emisji elektromagnetycznej na osuwisku

• Autorzy: Maniak K. , Mydlikowski R.

Warianty tytułu

EN

Measurement system for the registration of spontaneous electromagnetic emission from active landslides

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono istotę zjawisk elektromagnetycznych występujących na osuwiskach w stanie aktywnym. Omówiono mechanizm powstawania samoistnej emisji elektromagnetycznej z osuwisk oraz stosowane metody do jej pomiaru. Szczególną uwagę poświęcono polom elektromagnetycznym o charakterze impulsowym określanym w literaturze jako PEE (ang. Pulsed Electromagnetic Emission ). Autorzy zaproponowali własny system do pomiaru emisji elektromagnetycznej z osuwisk o charakterze ciągłym, jak i impulsowym. Badania wymagają dysponowania odwiertami pomiarowymi wykonanymi w osuwisku i przecinającymi płaszczyznę poślizgu. Istotne jest, by przewód rurowy stanowiący obudowę odwiertu pomiarowego wykonany był z materiału nietłumiącego pól elektromagnetycznych. System pomiarowy, prócz swego pierwotnego przeznaczenia, tj. rejestracji aktywności elektromagnetycznej osuwisk w postaci impulsowej lub ciągłej może zostać wykorzystany do badania niejednorodności budowy warstw skalnych poddanych działaniu znacznych naprężeń. Zaprezentowano również wyniki badań osuwisk aktywnych i nieaktywnych na terenie Polski oraz sklepienia jaskini powyrobiskowej na terenie kopalni magnezytu SMZ Jelsava w miejscowości Jelsava na Słowacji. Następnie porównano otrzymane wyniki z równolegle mierzonym czynnikiem powodującym zwiększoną aktywność osuwiska, którym był poziom opadów atmosferycznych w miesiącach obserwacji emisji elektromagnetycznej z osuwiska. W przypadku jaskini powyrobiskowej dokonano porównania kształtu profili emisji elektromagnetycznej z przekrojami dolomitowego płaszcza skalnego posiadającego wtrącenia bloków magnezytowych. Rejestrowano zwiększony poziom natężenia pola elektromagnetycznego w miejscach występowania bloków magnezytowych.

EN

The mechanism of spontaneous electromagnetic emission generation in active landslides and measuring techniques are described. Special attention is given to pulsed electromagnetic emission fields, called PEEs (Pulsed Electromagnetic Emission). The authors propose an original system for measuring both the continuous and pulsed electromagnetic emission of the landslides. For such measurements, boreholes must be drilled in the landslide. It is essential that the tubing constituting the borehole’s lining be made of a material which does not attenuate electromagnetic fields. The borehole should cut a slip plane of the active landslide. Apart from its primary function, i.e. the registration of landslide electromagnetic activity, the system can be used to examine the structural inhomogeneity of rock strata subjected to considerable stresses. The results of electromagnetic examinations of active and inactive landslides in Poland are presented. The post-extraction cave in the SMZ Jelsava Mine in Jelsava in Slovakia is also presented. The cave consists of dolomite with the inclusion of a magnesite block. The variation of electromagnetic field strength versus depth in the borehole drilled in the cave in Jelsava shows increasing electromagnetic radiation at the depth where the magnesite blocks are situated. Obtained measurement results on the active landslide were compared with results achieved by means of other measurement methods. The correlation between the strength level of electromagnetic emissions and the increasing monthly rainfall levels is observed on the active landslides.

Słowa kluczowe

PL

osuwisko; emisja elektromagnetyczna; płaszczyzna poślizgu

EN

electromagnetic emission; landslide; slope stability; slip planes; sliding-down force

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 93
• Strony: 63--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Maniak K.

• Instytut Łączności - Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław

autor

Mydlikowski R.

• Politechnika Wrocławska, Wrocław

Bibliografia

• [1] Adler, P.M. 2001. Macroscopic electroosmotic coupling coefficient in random porous media. Mathematical Geology Vol. 33, s. 63–93.
• [2] Blaha, P. i Duras, R. 2002. Time distribution of natural electromagnetic impulses. Laboratory and Field Observation in Seismology and Engineering Geophysics Vol. 1, s. 261–269.
• [3] Eccles i in. 2005 – Eccles, D., Sammonds, P.R. i Clint, O.C. 2005. Laboratory studies of electrical potential during rock failure. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences No. 42, s. 933–949.
• [4] Fedorov i in. 2001 – Fedorov, E., Pilipenko, V. i Uyeda, S. 2001. Electric and magnetic fields generated by electro-kinetic processes in a conductive crust. Physics and Chemistry of the Earth vol. 26, No. 10–12, s. 793–799.
• [5] Gershenzon, N. i Bambakidis, G. 2001. Modeling of seismo-electromagnetic phenomena. Russian Journal of Earth Sciences Vol. 3, No. 4, s. 247–275.
• [6] Heister i in. 2005 – Heister, K., Kleingeld, P.J., Keijzer, T.J.S. i Loch, G. 2005. A new laboratory set-up for measurement of electrical, hydraulic and osmotic fluxes in clays. Engineering Geology no. 77, s. 295–303.
• [7] Jarraud, M. i Sapir, D.G. red. 2014. Atlas of mortality and economic losses from weather, climate and water extremes (1970–2012). Geneva: World Meteorological Organization, 44 s.
• [8] Kharkhalis, N.R. 1995. Manifestation of natural electromagnetic pulse emission on landslide slopes. Geophysical Journal Vol. 14, No. 4, s. 437–443.
• [9] Koktavy, P. i Sikula J. 2004. Physical model of electromagnetic emission in solids. European Working Group on Acoustic Emission. Praga, 15–17 sierpnia 2004. Proceedings of EWGAE, s. 899–904.
• [10] Kormiltsev i in. 1998 – Kormiltsev, V.V., Ratushnyak, A.N. i Shapiro, V.A. 1998. Three dimensional modeling of electric and magnetic fields inducted by the fluid flow in porous media. Physics of the Earth and Planetary Interiors No. 105, s. 109–118.
• [11] Krumbholz i in. 2012 – Krumbholz, M., Bock, M., Burchardt, S., Kelka, U. i Vollbrecht, A. 2012. A critical discussion of the electromagnetic radiation (EMR) method to determine stress orientations within the crust. Solid Earth No. 3, s. 401–414.
• [12] Maniak, K. red. 2008. Badanie zjawisk elektromagnetycznych występujących na osuwiskach. Wrocław: Rozprawa doktorska. Politechnika Wrocławska, 154 s.
• [13] Mastow i in. 1989a – Mastow, R.Sz., Jaworowicz, W.L. i Gold, R.M. 1989a. Electromagnetic activity during rock fracture. Engineering Geology nr 2, s. 121–124 (in Russian).
• [14] Mastow i in. 1989b – Mastow, R.Sz., Rudko, G.I. i Sałomatin, W.N. 1989b. Electromagnetic activity in clay landslides. Engineering Geology nr 6, s. 119–122 (in Russian).
• [15] Prałat i in. red. 2004 – Prałat, A., Maniak, K. i Wójtowicz, S. red. 2004. Urządzenie do pomiaru elektromagnetycznej aktywności osuwisk oraz sposób jej pomiaru. Warszawa: Zgłoszenie Patentowe nr P.366412, 4 s.
• [16] Pride, S.R., i Morgan, F.D. 1991. Electrokinetic dissipation induced by seismic waves. Geophysics Vol. 56, No. 7, s. 914–925.
• [17] Rabinovitch i in. 2000a – Rabinovitch, A., Frid, V., Bahat, D. i Goldbaum, J. 2000a. Fracture area calculation from electromagnetic radiation and its use in chalk failure analysis. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science No. 37, s. 1149–1154.
• [18] Rabinovitch i in. 2000b – Rabinovitch, A., Frid, V., Bahat, D. i Goldbaum, J. 2000b. Decay mechanism of fracture induced electromagnetic pulses. Journal of Applied Physics Vol. 93, No. 9, s. 5085–5090.
• [19] Reppert i in. 2001 – Reppert, P.M., Morgan, F.D., Lesmes, D.P. i Jouniax, L. 2001. Frequency dependent streaming potentials. Journal of Colloid and Interface Sciences no. 234, s. 194–203.
• [20] Singh i in. 2003 – Singh, B., Hayakawa, M., Mishra, P.K., Singh, R.P. i Lakshmi, D.R. 2003. VLF electromagnetic noise bursts observed in a borehole and their relation with low-latitude hiss. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics No. 65, s. 269–276.
• [21] Takeuchi, A. i Nagahama, H. 2006. Electric dipoles perpendicular to a stick-slip plane. Physics of the Earth and Planetary Interiors No. 155, s. 208–218.
• [22] Tsutsui, M. 2002. Detection of earth-origin electric pulses. Geophysical Research Letters Vol. 29, No. 8, s. 35–39.
• [23] Vybiral, V. red. 2002. The PEE method helps assess slope stability. Ostrava: Laboratory and Field Observations in Seismology and Engineering Geophysics, 8s.
• [24] Westen, C.J. i Soeters, A.R. 2006. Landslide hazard and risk zonation – why is it still so difficult. Bulletin Engineering Geology Environment No. 65, s. 167–184.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.