Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 1.

Бобачев А. А. и др. Эффект выбора сетки разносов при прецизионном решении обратной задачи. Введение Высокая чувствительность электрического сопротивления горных пород к изменениям напряженно-деформированного состояния обусловила широкое использование электрических методов при геодинамическом мониторинге (Бектемиров и др., 1988; Wilkinson et al., 2011; Богданов и др., 2013; Loke et al., 2014; Supper et al., 2014a, 20146 и др.). Однако прямые измерения удельного сопротивления горных пород (УЭС) на глубине залегания возможны лишь в исключительных случаях. Измерительные установки вертикального электрозондирования (ВЭЗ) почти всегда располагаются на поверхности, а для расчета удельных сопротивлений решается обратная задача ВЭЗ (Заборовский, 1963; Якубовский, 1980; Куфуд, 1984; Электрическое..., 1988, 1992; Электроразведка..., 1994; Бобачев и др., 2022г и др.). Именно по такой схеме проводились измерения сопротивления на Гармском прогностическом полигоне в 1979­ 1992 гг. (Сидорин, 1990). Несмотря на то что этот эксперимент был выполнен более 30 лет назад, он до сих пор не имеет аналогов в мировой практике по длительности и точности непрерывных наблюдений, которые выполнялись на протяжении 12 лет ежедневно. Сейсмическая активность района (Лукк и др., 1990) была настолько высокой, что за время наблюдений очаговые зоны местных землетрясений несколько раз захватывали зондируемый объем. Информативная ценность полученных данных возрастает благодаря тому, что на полигоне одновременно проводились другие непрерывные геофизические наблюдения с использованием широкого комплекса методов, что существенно расширяет интерпретационные возможности каждого метода. Вышеизложенные факты в полной мере относятся и к изучению явлений, протекающих в очаговой зоне землетрясения как в период его подготовки, так и после сейсмического события (Сидорин, 1992). Таким образом, исключительное научное значение полученных данных сохраняется до настоящего времени. Основным результатом эксперимента является набор из нескольких тысяч кривых ВЭЗ, полученных на одной стационарной многоэлектродной установке (Дещеревский и др., 2017). Она включала 12 питающих и 4 приемных диполя с общим центром, расположенных на одной линии ( Дещеревский и др., 20186, табл. 1, рис. 1). Полученную совокупность кривых ВЭЗ можно рассматривать как профиль ВЭЗ особого типа, каждый пикет которого соответствует определенной календарной дате. С формальной точки зрения, инверсия такого профиля аналогична обработке данных обычных полевых профильных зондирований методом ВЭЗ, с той разницей что любые изменения сопротивлений вдоль профиля будут характеризовать не пространственные вариации УЭС, а изменения сопротивлений во времени (Бобачев и др., 2020а, 20206). Разница, однако, состоит в том, что пространственные изменения обычно имеют достаточно высокую амплитуду, в то время как амплитуда временных вариаций сопротивления быстро уменьшается с глубиной (Сидорин, 1986; Дещеревский и др., 2004, 2018б). При этом наибольший интерес с точки зрения мониторинга представляют вариации сопротивления нижних, самых глубоких слоев разреза (Сидорин, 1986, 1992; Бобачев и др., 2022в, 2023). Это определяет особые требования к точности как измерительной установки, так и алгоритма инверсии кривых ВЭЗ. Использовавшаяся для наблюдений цифровая станция электрического зондирования СЭЗ (Осташевский и др., 1990, 1991; Сидорин и др., 1996) обеспечивала точность единичных измерений сопротивления порядка 0,01 %, однако на практике из-за неизбежных помех фактическая погрешность могла возрастать до 0,1 % (Дещеревский и др., 2004, 2018а). Тем не менее эти значения были выдающимися для своего времени и остаются достаточно высокими даже по сегодняшним меркам. Основная неопределенность при восстановлении значений УЭС обусловлена не погрешностями измерений, а точностью решения обратной задачи. Как известно, обратная задача ВЭЗ является неустойчивой и некорректной. В общем случае ее решение невозможно без наложения некоторых априорных ограничений на модель геоэлектрического разреза (Заборовский, 1963; Якубовский, 1980; Куфуд, 1984; Электрическое..., 1988, 1992; Электроразведка..., 1994). При использовании установки ВЭЗ модель разреза обычно упрощается до одномерной, т . е . среда рассматривается в горизонтально-слоистом приближении. При необходимости могут накладываться дополнительные ограничения (например, фиксируются число и мощность слоев) (Колесников, 2007). Изначально обратная задача ВЭЗ решалась именно в таком приближении. Однако почти сразу же выяснилось, что широко используемые в традиционной электроразведке алгоритмы инверсии данных ВЭЗ (Заборовский, 1963; Якубовский, 1980; Куфуд, 1984; Электрическое..., 1988, 1992; Электроразведка..., 1994) не обеспечивают ту точность, которая необходима при мониторинге временных вариаций сопротивления (Сидорин, 1986; Богданов и др., 2013). В частности, это было установлено при использовании программы IPI (Induced Polarization Interpretation)1 (Bobachev, 2002). Для преодоления возникших трудностей мы двигались в трех направлениях. Во-первых, наличие 12-летних рядов с сильным сезонным эффектом позволило разработать особый подход к построению базовой (среднемноголетней) модели геоэлектрического разреза. При определении количества и мощности слоев учитывались не только особенности среднемноголетней кривой ВЭЗ и значения 1Бобачев А. А. Комплекс IPI-1D - одномерная профильная интерпретация данных ВЭЗ и ВЭЗ-ВП [Электронный ресурс]. URL: http://geoelectric.ru/ipi2win.htm (дата доступа: 26.06.2020). 6