Появление обходной фильтрации в районе правобережного примыкания плотины Вилюйской гидроэлектростанции (ГЭС) 1,2 обусловило необходимость проведения комплексного мониторинга геокриологического состояния грунтов, включая применение геофизических методов. Традиционно используемая для этих целей технология электротомографии оказалась недостаточно эффективной, поскольку геометрические размеры участка не позволяют достичь необходимой глубины исследования. Термометрические наблюдения и измерения уровня воды в скважинах не дают исчерпывающей информации о происходящих мерзлотных процессах, ввиду того что, количество скважин ограничено, а их размещение и глубина не оптимальны для покрытия всей зоны исследований. Сейсмические методы также требуют больших баз наблюдения, что из-за наличия сильных помех от гидротурбинных агрегатов ГЭС делает их применение невозможным. В статье предложен подход к использованию микросейсмического сигнала от мощного источника — работающих гидроагрегатов ГЭС с целью изучения состояния грунтов в правобережном примыкании Вилюйской ГЭС 1,2. Рассмотрен частотный состав колебаний, оценены изменения амплитуды спектра сигнала как в течение нескольких часов, так и с временным интервалом один месяц за шесть месяцев. Обосновывается использование опорной точки в качестве вариационной станции, фиксирующей изменения параметров сигнала. Изложены результаты наблюдений с двумя опорными точками, установленными на поверхности грунтового массива с различными, в геокриологическом плане, условиями. Представлены результаты, полученные на одном и том же профиле с годовым интервалом и схожие между собой, несмотря на значительные вариации, зафиксированные в пределах этого временного промежутка на данном профиле. Показано также, что анализ величин амплитуд микросейсмического сигнала при соблюдении определенных условий позволяет выявлять области разуплотненного грунта, локализованные внутри мерзлого грунтового массива.

1. Великин С.А., 2012. Особенности геофизического мониторинга гидротехнических сооружений в криолитозоне. Наука и образование, № 4, с. 29–34.
2. Воронков О.К., 2009. Инженерная сейсмика в криолитозоне (изучение строения и свойств мерзлых и талых горных пород и массивов). Изд-во ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», Санкт-Петербург, с. 56–58.
3. Горбатиков А.В., Степанова М.Ю., Кораблев Г.Е., 2008. Закономерности формирования микросейсмического поля под влиянием локальных геологических неоднородностей и зондирование Земли с помощью микросейсм. Физика Земли, № 7, с. 66–84.
4. Давыдов В.А., 2015. Спектральный анализ данных микросейсмических зондирований. Геофизика, № 1, с. 72–77.
5. Ермаков А.П., Владов М.Л., Великин С.А., 2008. Опыт применения сейсморазведки для изучения плотин ГЭС, построенных в условиях вечной мерзлоты. Инженерно-экологические изыскания в строительстве: теоретические основы, методика, методы и практика, Сергеевские чтения, Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, Вып. 10, Москва, 2008, с. 409–413.
6. Жэн Б.-С., Лу Л.-Ю., 2003. Волны Рэлея и обнаружение низкоскоростных слоев в слоистом полупространстве. Акустический журнал, Том 49, № 5, с. 613–625.
7. Иванов Ю.Г., 2022. Использование микросейсмического сигнала от мощных техногенных источников для исследования состояния грунтового массива во внутренних точках среды. Геотехника, Том ХIV, № 3, с. 72–82, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2022-14-3-72-82.
8. Кугаенко Ю.А., 2001. Сейсмоэмиссионная томография в вулканических районах Камчатки. Дис. … канд. физ.-мат. наук, МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва.
9. Неклюдов В.В., 2014. Идентификация инженерно-геологического строения массива пород в криолитозоне методами инженерной сейсмики по данным техногенных микросейсм на примере Вилюйской ГЭС. Разведка и охрана недр, № 3, с. 37–42.
10. Павлов О.В., Дреннов А.Ф., Дреннова Н.Н., Иванов Ф.И., Потапов В.А., Ружич В.В., Серова Г.Е., Соснина Л.Г., 1983. Анализ колебаний грунтов при землетрясениях. Наука, Новосибирск, с. 80–87.
11. Панов С.И., Николаев Ю.М., 2008. Особенности состояния каменно-земляной плотины Вилюйской ГЭС после 40 лет эксплуатации. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Том 252, с. 3–13.
12. Чжан Р.В., Великин С.А., Кузнецов Г.И., Крук Н.В., 2019. Грунтовые плотины в криолитозоне России. ГЕО, Новосибирск, с. 123–134.
13. Louie J.N., 2001. Faster, better: shear-wave velocity to 100 meters depth from refraction microtremor arrays. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 91, No. 2, pp. 347–364.
14. Nakamura Y., 1989. A method for dynamic characteristic estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly Report of Railway Technical Research Institute, Vol. 30, No. 1, pp. 25–33.
15. Park C.B., Miller R.D., 2008. Roadside passive multichannel analysis of surface waves (MASW). Journal of Engineering and Environmental Geophysics, Vol. 13, Issue 1, pp. 1–11, https://doi.org/10.2113/JEEG13.1.1.
16. Park C.B., Miller R.D., Xia J., 1999. Multichannel analysis of surface waves. Geophysics, Vol. 64, No. 3, рр. 800–808.
17. Park C.B., Miller R.D., Xia J., Ivanov J., 2007. Multichannel analysis of surface waves (MASW) 2 active and passive methods. The Leading Edge, Vol. 26, рр. 60–64.

ИВАНОВ Ю.Г.
Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, г. Якутск, Россия, kompas04@mail.ru
Адрес: ул. Мерзлотная, д. 36, г. Якутск, 677010, Россия

The occurrence of bypass filtration in the right-bank abutment of Vilyuy hydroelectric power plant (HPP) 1,2 necessitated comprehensive monitoring of a geocryological state of soils including the use of geophysical methods. The electronic tomography technology traditionally used for these purposes has proven to be insufficiently effective since the geometric dimensions of the site do not allow to achieve the required depth of study. Thermometric observations and measurements of a water level in wells do not provide comprehensive information about the permafrost processes due to the fact that the number of wells is limited, and their location and depth are not optimal for covering the entire research area. Seismic methods also require large observation bases, and the presence of strong interference from hydro turbine units of hydroelectric power plants, makes their use impossible. The paper proposes an approach to use a microseismic signal from a powerful source, working hydroelectric power plant units, in order to study the soil condition in the right-bank abutment of Vilyuy HPP 1,2. The frequency composition of oscillations has been considered, and changes in the amplitude of the signal spectrum have been estimated both during several hours and with a time interval of one month during six months. The use of a reference point as a variation station that records changes in signal parameters has been justified. The results of observations with two reference points installed on the surface of a soil massif with geocryologically different conditions have been presented. The results obtained for the same profile with an annual interval have been presented, they are similar to each other despite significant variations recorded within this time interval in this profile. It is also shown that the analysis of the amplitudes of the microseismic signal under certain conditions makes it possible to identify areas of decompressed soil localized inside a frozen soil massif.

1. Velikin S.A., 2012. Features of geophysical monitoring of hydraulic structures in permafrost. Nauka i Obrazovaniye, No. 4, pp. 29–34. (in Russian)
2. Voronkov O.K., 2009. Engineering seismics in the cryolithozone (study of the structure and properties of frozen and thawed rocks and massifs). Publishing house of the Vedeneev VNIIG JSC, Saint Petersburg, pp. 56–58. (in Russian)
3. Gorbatikov A.V., Stepanova M.Yu., Korablev G.E., 2008. Microseismic field affected by local geological heterogeneities and microseismic sounding of the medium. Fizika Zemli, No. 7, pp. 66–84. (in Russian)
4. Davydov V.A., 2015. The spectral analysis of data of microseismic sounding. Geofizika, No. 1, pp. 72–77. (in Russian)
5. Ermakov A.P., Vladov M.L., Velikin S.A., 2008. Experience of using seismic exploration to study hydroelectric dams built in permafrost conditions. Engineering and environmental investigations in construction: theoretical basics, methodology, methods and practice, Sergeevsky readings, Materials of the annual Session of the Russian Academy of Sciences Scientific Council on Geoecology, Engineering Geology and Hydrogeology, Issue 10, Moscow, 2008, pp. 409–413. (in Russian)
6. Zhang В., Lu L., 2003. Rayleigh wave and detection of low-velocity layers in a stratified half-space. Akusticheskij Zhurnal, Vol. 49, No. 5, pp. 613–625. (in Russian)
7. Ivanov Yu.G., 2022. The use of a microseismic signal from powerful man-made sources to study the state of the soil massifs at internal points of the medium. Geotechnics, Vol. XIV, No. 3, pp. 72–82, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2022-14-3-72-82. (in Russian)
8. Kugaenko Yu.A., 2001. Seismic emission tomography in volcanic regions of Kamchatka. PhD Thesis, Lomonosov Moscow State University, Moscow. (in Russian)
9. Neklyudov V.V., 2014. Identification of the engineering-geological structure of a rock massif in the cryolithozone using engineering seismic methods based on man-made microseismic data on the example of Vilyuy hydroelectric power station. Prospect and Protection of Mineral Resources, No. 3, pp. 37–42. (in Russian)
10. Pavlov O.V., Drennov A.F., Drennova N.N., Ivanov F.I., Potapov V.A., Ruzhich V.V., Serova G.E., Sosnina L.G., 1983. Analysis of ground vibrations during earthquakes. Nauka, Novosibirsk, pp. 80–87. (in Russian)
11. Panov S.I., Nikolaev Yu.M., 2008. Peculiarities of the condition of the rock-and-earth dam of Vilyuy HPP after 40 years of operation. Proceedings of Vedeneev VNIIG, Vol. 252, pp. 3–13. (in Russian)
12. Zhang R.V., Velikin S.A., Kuznetsov G.I., Crook N.V., 2019. Earth dams in the permafrost zone of Russia. GEO, Novosibirsk, pp. 123–134. (in Russian)
13. Louie J.N., 2001. Faster, better: shear-wave velocity to 100 meters depth from refraction microtremor arrays. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 91, No. 2, pp. 347-364.
14. Nakamura Y., 1989. A method for dynamic characteristic estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly Report of Railway Technical Research Institute, Vol. 30, No. 1, pp. 25-33.
15. Park C.B., Miller R.D., 2008. Roadside passive multichannel analysis of surface waves (MASW). Journal of Engineering and Environmental Geophysics, Vol. 13, Issue 1, pp. 1-11, https://doi.org/10.2113/JEEG13.1.1.
16. Park C.B., Miller R.D., Xia J., 1999. Multichannel analysis of surface waves. Geophysics, Vol. 64, No. 3, рр. 800–808.
17. Park C.B., Miller R.D., Xia J., Ivanov J., 2007. Multichannel analysis of surface waves (MASW) 2 active and passive methods. The Leading Edge, Vol. 26, рр. 60–64.

YURI G. IVANOV
Melnikov Institute of Permafrost, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Yakutsk, Russia; kompas04@mail.ru
Address: Bld. 36, Merzlotnaya St., Yakutsk, 677010, Russia