Том 337 № 1 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/1/5039
Геодинамическое районирование структурно-тектонических блоков Нижне-Канского массива на основе данных ГНСС-измерений
Проблема захоронения радиоактивных отходов становится ключевой в условиях активного развития атомной энергетики. Современные технологии приводят к накоплению больших объемов высокоактивных тепловыделяющих материалов, требующих надежных и безопасных методов утилизации. Защита экосистем и населения от возможных последствий становится первостепенной задачей. Одним из наиболее перспективных способов обращения с радиоактивными отходами является их захоронение в глубоких геологических формациях. Однако выбор подходящих участков для захоронения требует комплексного анализа, учитывающего современные геодинамические процессы. Цель исследования заключается в оценке геодинамической устойчивости потенциальных площадок для захоронения радиоактивных отходов с использованием современных методов геодинамического районирования и системного анализа. Особое внимание уделяется участку «Енисейский», характеризующемуся сложной тектонической обстановкой. Методология исследования включает применение математического моделирования, анализа напряженно-деформированного состояния пород, интерпретации данных ГНСС-наблюдений и других геофизических исследований. Эти методы позволяют получить детальную картину геодинамических процессов, происходящих в исследуемой области. В ходе работы проведен подробный анализ напряженно-деформированного состояния и кинематических характеристик тектонических блоков участка «Енисейский». Исследование выявило важные геодинамические особенности: наличие зон локальной нестабильности и относительную стабильность основной площадки, подтвержденную картой интегральной меры геодинамической безопасности. Построенная карта демонстрирует пространственную изменчивость параметров устойчивости и помогает выделить наиболее перспективные участки для захоронения радиоактивных отходов. Полученные результаты подчеркивают необходимость комплексного подхода при выборе мест захоронения радиоактивных отходов. Они также указывают на значимость дальнейшего развития методов геодинамического районирования для повышения точности прогнозирования и обеспечения долгосрочной безопасности объектов атомной энергетики. Результаты исследования имеют важное практическое значение для проектирования и эксплуатации сооружений, связанных с обращением с радиоактивными материалами, гарантируя как экологическую, так и инженерную безопасность. Это особенно актуально для регионов с высокой тектонической активностью, где риски могут быть существенно выше.
Ключевые слова:
геодинамическое районирование, структурно-тектонические блоки, Нижне-Канский массив, ГНСС-измерения, радиоактивные отходы
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Modified RMR rock mass classification system for preliminary selection of potential sites of high-level radioactive waste disposal engineering / Y. Tong, Y. Yue, Z. Huang, L. Zhu, Z. Li, W. Zhang // Sustainability. – 2022. – Vol. 14. – № 23. – P. 15596. DOI: 10.3390/su142315596.
2. Nuaimi A.H.A., Williams L.G. Sensitivity study of risk to future generations from geological disposal of radioactive waste in high strength rock in the UAE // Journal of Radiation Research and Applied Sciences. – 2022. – Vol. 15. – № 3. – P. 218–231. DOI: 10.1016/j.jrras.2022.06.013.
3. Resilience assessment of tunnels: framework and application for tunnels in alluvial deposits exposed to seismic hazard / Z. Huang, D. Zhang, K. Pitilakis, G. Tsinidis, H. Huang, D. Zhang, S. Argyroudis // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. – 2022. – Vol. 162. – P. 107456. DOI: 10.1016/j.soildyn.2022.107456.
4. Методика оценки геодинамической опасности структурного блока, вмещающего объект подземной изоляции РАО / А.Д. Гвишиани, С.М. Агаян, И.В. Лосев, В.Н. Татаринов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 12. – С. 5–18. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_5.
5. A review of fracture mechanic behaviors of rocks containing various defects / F. Zhao, Z. Shi, S. Yu, H. Zheng // Underground Space. – 2023. – Vol. 12. – P. 102–115. DOI: 10.1016/j.undsp.2023.02.006.
6. A physical model test for the stress and deformation analyses in underground caverns containing block during excavation / T. Huang, J. Li, L. Wang, X. Xu, W. Shi // Canadian Geotechnical Journal. – 2024. – Vol. 61. – № 12. – P. 2704–2721. DOI: 10.1139/cgj-2023-0513.
7. Study on the impact of grouting reinforcement on the mechanical behavior of non-penetrating fracture sandstone / Z. Yao, M. Li, S. Huang, M. Chang, Z. Yang // Construction and Building Materials. – 2024. – Vol. 453. – P. 139079. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.139079.
8. Effects of discontinuities on stress redistribution and rock failure: A case of underground caverns / Z. Hu, B. Wu, N. Xu, K. Wang // Tunnelling and Underground Space Technology. – 2022. – Vol. 127. – P. 104583. DOI: 10.1016/j.tust.2022.104583.
9. Rock fracturing observation based on microseismic monitoring and borehole imaging: in situ investigation in a large underground cavern under high geostress / J.-S. Zhao, Q. Jiang, J.-F. Lu, B.-R. Chen, S.-F. Pei, Z.-L. Wang // Tunnelling and Underground Space Technology. – 2022. – Vol. 126. – P. 104549. DOI: 10.1016/j.tust.2022.104549.
10. Pavel F., Vacareanu R. Seismic risk assessment for elements of the electric network in Romania // Buildings. – 2022. – Vol. 12. – № 2. – P. 244. DOI: 10.3390/buildings12020244.
11. Determination Method of excavation damage zone based on surrounding rock Damage-Fracture ratio in underground engineering / H. Guo, J. Tong, Q. Sun, X. Yang, W. Luo, Y. Yu // Frontiers in Earth Science. – 2022. – Vol. 10. – P. 836313. DOI: 10.3389/feart.2022.836313.
12. Developments in seismic vulnerability assessment of tunnels and underground structures / G. Tsinidis, A. Karatzetzou, S. Stefanidou, O. Markogiannaki // Geotechnics. – 2022. – Vol. 2. – № 1. – P. 209–249. DOI: 10.3390/geotechnics2010010.
13. Батугина И.М., Петухов И.М. Геодинамическое районирование месторождений при строительстве и эксплуатации рудников. – М.: Недра. 1988. – 166 с.
14. Батугин А.С. К оценке геодинамического риска // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2006. – № 9. – С. 44–52.
15. Петухов И.М., Батугина И.М. Геодинамика недр. – М.: Изд-во Московского гос. горного университета, 1999. – 287 с.
16. Иерархический подход к оценке устойчивости геологической среды в геомеханических исследованиях / В.Н. Татаринов, Д.Ж. Акматов, А.И. Маневич, Р.В. Шевчук // Горный журнал. – 2024. – № 1. – С. 15–21. DOI: 10.17580/gzh.2024.01.03.
17. Геодинамическая модель северной части Нижнеканского массива: разломная тектоника, деформации и дефицит смещений / А.Д. Гвишиани, В.Н. Татаринов, В.И. Кафтан, А.И. Маневич, В.А. Минаев, С.А. Устинов, Р.В. Шевчук // Доклады академии наук. Науки о Земле. – 2022. – Т. 507. – № 1. – С. 67–74.
18. Татаринов В.Н. Геодинамическая безопасность на объектах ядерного топливного цикла // Бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России». – 2006. – № 1. – С. 46–51.
19. Морозов О.А., Расторгуев А.В., Неуважаев Г.Д. Оценка состояния геологической среды участка Енисейский (Красноярский край) // Радиоактивные отходы. – 2019. – Т. 9. – № 4. – С. 46–62. DOI: 10.25283/2587-9707-2019-4-46-62.
20. Развитие сети ГНСС-наблюдений в пределах Нижне-Канского массива с использованием скальных геодезических центров / А.И. Маневич, Р.В. Шевчук, В.И. Кафтан, В.Н. Татаринов, С.М. Забродин // Сейсмические приборы. – 2022. – Т. 58. – № 4. – С. 111–129. DOI: 10.21455/si2020.4-7.
21. Подземная исследовательская лаборатория: результаты 12-летних наблюдений за современными движениями земной коры средствами ГНСС / В.Н. Татаринов, В.И. Кафтан, А.И. Маневич, Р.В. Шевчук, С.М. Забродин // Радиоактивные отходы. – 2022. – № 4 (21). – С. 58–69. DOI: 10.25283/2587-9707-2022-4-58-69
22. Методика и результаты определения движений и деформаций земной коры по данным ГНСС на геодинамическом полигоне в районе захоронения радиоактивных отходов / В.И. Кафтан, А.Д. Гвишиани, В.Н. Морозов, В.Н. Татаринов // Современные проблемы дистанционного зондирования из космоса. – 2019. – № 1. – С.83–94. DOI: https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-83-94.
23. Кинематический метод геодинамического районирования при проектировании отработки местoрождений подземным способом / В.Н. Татаринов, В.Н. Морозов, И.Ю. Колесников, А.И. Каган // Безопасность жизнедеятельности. – 2014. – № 7. – С. 7–11.
24. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. – М.: Недра, 1987. – 221 с.
25. Маркович К.И. Влияние конфигурации конечных элементов на точность определения компонентов деформации // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). – 2019. – Т. 24. – № 3. – С. 37–51. DOI: 10.33764/2411-1759-2019-24-3-37-51.
26. Physical model study on brittle failure of pressurized deep tunnel with support system / G.-Q. Zhu, S. Li, C. Li, G. Liu, Y.-Y. Zhou // Rock Mechanics and Rock Engineering. – 2023. – Vol. 56. – № 12. – P. 9013–9033. DOI: 10.1007/s00603-023-03541-7.
27. Structure-type rockburst in deep tunnels: physical modeling and numerical simulation / G.-Q. Zhu, Y. Zhang, S. Li, Y.-Y. Zhou, J. Zhou, M. Zou // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. – 2024. DOI: 10.1016/j.jrmge.2024.12.003.
28. Dynamic activity index for feature engineering of geodynamic data for safe underground isolation of high-level radioactive waste / S.M. Agayan, I.V. Losev, I.O. Belov, V.N. Tatarinov, A.I. Manevich, M.A. Pasishnichenko // Applied Sciences. – 2022. – Vol. 12. – № 4. – P. 2010. DOI:10.3390/app12042010.
29. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния и результаты GPS-мониторинга эпицентральной зоны землетрясения 24 августа 2014 (г. Напа, шт. Калифорния, США) / В.Н. Морозов, В.И. Кафтан, В.Н. Татаринов, И.Ю. Колесников, А.И. Маневич, А.Ю. Мельников // Геотектоника. – 2018. – № 5. – С. 90–102. DOI: 10.1134/S0016853X18040069.
30. Забродин В.Ю., Рыбас О.В., Гильманова Г.З. Разломная тектоника материковой части Дальнего востока России. – Владивосток: Дальнаука, 2015. – 132 с.
31. Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. – М.: ГЕОС, 2016. – 424 с.
32. Разломообразование в литосфере: зоны сдвига / С.И. Шерман, С.А. Семинский, С.А. Борняков, В.Ю. Буддо, Р.М. Лобацкая, А.Н. Адамович, В.А. Трусков, А.А. Бабичев. – Новосибирск: Наука, 1992. – 258 с.
33. Есиков Н.П. Современные движения земной поверхности с позиции теории деформации. – Новосибирск: Наука, СО РАН, 1991. – 226 с.
34. Определение и визуализация параметров движений и деформаций земной поверхности по данным ГНСС-наблюдений в среде Python 3 и QGIS 3 / А.И. Маневич, Р.В. Шевчук, И.В. Лосев, В.И. Кафтан, Д.И. Урманов, А.И. Шакиров // Геодезия и картография. – 2023. – № 12. – С. 17–26. DOI: 10.22389/0016-7126-2023-1002-12-17-26.
REFERENCES
1. Tong Y., Yue Y., Huang Z., Zhu L., Li Z., Zhang W. Modified RMR Rock Mass Classification System for preliminary selection of potential Sites of High-Level Radioactive Waste Disposal Engineering. Sustainability, 2022, vol. 14, no. 23, pp. 15596. DOI: 10.3390/su142315596.
2. Nuaimi A.H.A., Williams L.G. Sensitivity study of risk to future generations from geological disposal of radioactive waste in high strength rock in the UAE. Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 2022, vol. 15, no. 3, pp. 218–231. DOI: 10.1016/j.jrras.2022.06.013.
3. Huang Z., Zhang D., Pitilakis K., Tsinidis G., Huang H., Zhang D., Argyroudis S. Resilience assessment of tunnels: Framework and application for tunnels in alluvial deposits exposed to seismic hazard. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2022, vol. 162, pp. 107456. DOI: 10.1016/j.soildyn.2022.107456.
4. Gvishiani A.D., Agayan S.M., Losev I.V., Tatarinov V.N. Geodynamic hazard assessment of a structural block holding an underground radioactive waste disposal facility. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull, 2021, no. 12, pp. 5–18. (In Russ.) DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_5.
5. Zhao F., Shi Z., Yu S., Zheng H. A review of fracture mechanic behaviors of rocks containing various defects. Underground Space, 2023, vol. 12, pp. 102–115. DOI: 10.1016/j.undsp.2023.02.006.
6. Huang T., Li J., Wang L., Xu X., Shi W. A physical model test for the stress and deformation analyses in underground caverns containing block during excavation. Canadian Geotechnical Journal, 2024, vol. 61, no. 12, pp. 2704–2721. DOI: 10.1139/cgj-2023-0513.
7. Yao Z., Li M., Huang S., Chang M., Yang Z. Study on the impact of grouting reinforcement on the mechanical behavior of non-penetrating fracture sandstone. Construction and Building Materials, 2024, vol. 453, pp. 139079. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.139079.
8. Hu Z., Wu B., Xu N., Wang K. Effects of discontinuities on stress redistribution and rock failure: A case of underground caverns. Tunnelling and Underground Space Technology, 2022, vol. 127, pp. 104583. DOI: 10.1016/j.tust.2022.104583.
9. Zhao J.-S., Jiang Q., Lu J.-F., Chen B.-R., Pei S.-F., Wang Z.-L. Rock fracturing observation based on microseismic monitoring and borehole imaging: In situ investigation in a large underground cavern under high geostress. Tunnelling and Underground Space Technology, 2022, vol. 126, pp. 104549. DOI: 10.1016/j.tust.2022.104549.
10. Pavel F., Vacareanu R. Seismic risk assessment for elements of the electric network in Romania. Buildings, 2022, vol. 12, no. 2, pp. 244. DOI: 10.3390/buildings12020244.
11. Guo H., Tong J., Sun Q., Yang X., Luo W., Yu Y. Determination Method of excavation damage zone based on surrounding rock Damage-Fracture ratio in underground engineering. Frontiers in Earth Science, 2022, vol. 10, pp. 836313. DOI: 10.3389/feart.2022.836313.
12. Tsinidis G., Karatzetzou A., Stefanidou S., Markogiannaki O. Developments in seismic vulnerability assessment of tunnels and underground structures. Geotechnics, 2022, vol. 2, no. 1, pp. 209–249. DOI: 10.3390/geotechnics2010010.
13. Batugina I.M. Geodynamic zoning of deposits during the construction and operation of mines. Moscow, Nedra Publ., 1988. 166 p. (In Russ.)
14. Batugin A.S. On the assessment of geodynamic risk. Mining Information and Analytical Bulletin, 2006, no. 9, pp. 44–52. (In Russ.)
15. Petukhov I.M., Batugina I.M. Geodynamics of the subsoil. Moscow, Moscow State Mining University Publ. House, 1999. 287 p. (In Russ.)
16. Tatarinov V.N., Akmatov D.Zh., Manevich A.I., Shevchuk R.V. Hierarchical approach to assessing the stability of the geological environment in geomechanical studies. Mining Journal, 2024, vol. 1, pp. 15–21. (In Russ.) DOI: 10.17580/gzh.2024.01.03.
17. Gvishiani A.D., Tatarinov V.N., Kaftan V.I., Manevich A.I., Minaev V.A., Ustinov S.A., Shevchuk R.V. Geodynamic model of the northern part of the Nizhnekansk massif: fault tectonics, deformations, and displacement deficit. Doklady Earth Sciences, 2022, vol. 507, no. 1, pp. 67–74. (In Russ.)
18. Tatarinov V.N. Geodynamic safety at nuclear fuel cycle facilities. Bulletin "Use and Protection of Natural Resources in Russia", 2006, no. 1, pp. 46–51. (In Russ.)
19. Morozov O.A., Rastorguev A.V., Neuvazhaev G.D. Assessment of the geological environment condition at the Yeniseisky site (Krasnoyarsk Krai). Radioactive Waste, 2019, vol. 9, no. 4, pp. 46–62. (In Russ.) DOI: 10.25283/2587-9707-2019-4-46-62.
20. Manevich A.I., Shevchuk R.V., Kaftan V.I., Tatarinov V.N., Zabrodin S.M. Development of a GNSS observation network within the Nizhne-Kansk massif using rock geodetic centers. Seismic Instruments, 2022, vol. 58, no. 4, pp. 111–129. (In Russ.) DOI: 10.21455/si2020.4-7.
21. Tatarinov V.N., Kaftan V.I., Manevich A.I., Shevchuk R.V., Zabrodin S.M. Underground research facility: findings from 12-year GNSS observations of modern crust movements. Radioactive Waste, 2022, no. 4 (21), pp. 58–69. (In Russ.) DOI: 10 25283/2587-9707-2022-4-58-69.
22. Kaftan V.I., Gvishiani A.D. Morozov V.N., Tatarinov V.N. Methodology and results of determining movements and deformations of the Earth's crust according to GNSS data at a geodynamic landfill in the area of radioactive waste disposal. Modern problems of remote sensing from space, 2019, no. 1, pp. 83–94. (In Russ.) DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-83-94.
23. Tatarinov V.N., Morozov V.N., Kolesnikov I.Yu., Kagan A.I. Kinematic method of geodynamic zoning in the design of underground mining of deposits. Life Safety, 2014, no. 7, pp. 7–11. (In Russ.)
24. Fadeev A.B. Finite element method in geomechanics. Moscow, Nedra Publ., 1987. 221 p. (In Russ.)
25. Markovich K.I. Influence of finite element configuration on the accuracy of deformation component determination. Bulletin of SSUGiT (Siberian State University of Geosystems and Technologies), 2019, vol. 24, no. 3, pp. 37–51. (In Russ.) DOI: 10.33764/2411-1759-2019-24-3-37-51.
26. Zhu G.-Q., Li S., Li C., Liu G., Zhou Y.-Y. Physical Model Study on Brittle Failure of Pressurized Deep Tunnel with Support System. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2023, vol. 56, no. 12, pp. 9013–9033. DOI: 10.1007/s00603-023-03541-7.
27. Zhu G.-Q., Zhang Y., Li S., Zhou Y.-Y., Zhou J., Zou M. Structure-type rockburst in deep tunnels: physical modeling and numerical simulation. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2024. DOI: 10.1016/j.jrmge.2024.12.003.
28. Agayan S.M., Losev I.V., Belov I.O., Tatarinov V.N., Manevich A.I., Pasishnichenko M.A. 2022. Dynamic Activity Index for Feature Engineering of Geodynamic Data for Safe Underground Isolation of High-Level Radioactive Waste. Applied Sciences, 2022, vol. 12, no. 4, pp. 2010. DOI:10.3390/app12042010.
29. Morozov V.N., Kaftan V.I., Tatarinov V.N., Kolesnikov I.Yu., Manevich A.I., Melnikov A.Yu. Numerical modeling of the stress-strain state and GPS monitoring results of the epicentral zone of the August 24, 2014 earthquake (Napa, California, USA). Geotectonics, 2018, no. 5, pp. 90–102. (In Russ.) DOI: 10.1134/S0016853X18040069.
30. Zabrodin V.Yu., Rybas O.V., Gilmanova G.Z. Fault Tectonics of the Continental Part of the Russian Far East. Vladivostok, Dalnauka, 2015. 132 p. (In Russ.)
31. Kocharian G.G. Fault Geomechanics. Moscow, GEOS, 2016. 424 p. (In Russ.)
32. Sherman S.I., Seminsky S.A., Bornyakov S.A., Buddo V.Yu., Lobatskaya R.M., Adamovich A.N., Truskov V.A., Babichev A.A. Fault Formation in the Lithosphere: Shear Zones. Novosibirsk, Nauka, 1992. 258 p. (In Russ.)
33. Esikov N.P. Modern Movements of the Earth's Surface from the Perspective of Deformation Theory. Novosibirsk, Nauka, SB RAS, 1991. 226 p. (In Russ.)
34. Manevich A.I., Shevchuk R.V., Losev I.V., Kaftan V.I., Urmanov D.I., Shakirov A.I. Determination and Visualization of Surface Movements and Deformation Parameters Based on GNSS Observation Data in Python 3 and QGIS 3. Geodesy and Cartography, 2023, no. 12, pp. 17–26. (In Russ.) DOI: 10.22389/0016-7126-2023-1002-12-17-26.
