Výskum sa zaoberá numerickým modelovaním deformačných charakteristík horninových štruktúr metódou konečných prvkov (MKP) s aplikáciou na oblasť gravimetrie a geodynamiky. Konkrétnou aplikáciou bolo modelovanie vplyvu dutinového efektu na slapové náklonomerné merania.
Tieto merania sú vykonávané v podzemných priestoroch a sú ovplyvňované lokálnym geografickým a materiálovým rozložením hmôt v okolí miesta merania. Lokálne vplyvy sú vyvolávané slapovými silami tak, že určitým spôsobom modulujú výsledné deformačné pole v blízkom okolí miesta merania, a teda i namerané údaje. Spôsob modulácie závisí od tvaru dutiny (tzv. dutinový efekt), od rozloženia hustotných a elastických parametrov v jej okolí (geologický efekt), prípadne od povrchovej topografie (topografický efekt), ak je dutina dostatočne blízko pri povrchu. Keďže sila vyvolávajúca uvedené lokálne efekty je totožná so silou spôsobujúcou slapové deformácie, nie je ich možné odseparovať spektrálnou analýzou. Kvantitatívny odhad týchto vplyvov je možné vykonať detailným modelovaním deformačného poľa v okolí dutiny.
Reálny 3D model je pri výpočte aproximovaný 2-dimenzionálnym rezom. Takýto prístup je možný, ak sa materiálové a priestorové vlastnosti modelu nemenia v smere kolmom na rovinu daného rezu - jedná sa o prípad tzv. rovinnej deformácie, pri ktorej je zložka tenzoru deformácie v tomto smere nulová. Je použiteľný v prípadoch dlhých štôlní, bez výrazných nehomogenít v smere pozdĺž ich osí. Pri výpočte sa postupuje tak, že pre každý časový krok sa vypočíta rozloženie deformačného poľa v okolí prístrojovej dutiny pre model zaťažený silou reprezentujúcou slapové pôsobenie a zároveň pre identický model bez dutiny. Z rozdielu náklonov pre 2 uvedené varianty modelu sa dá určiť hľadaný dodatočný náklon vyvolaný prítomnosťou dutiny.
Keďže uvažované slapové deformácie sú hlboko pod medzou pružnosti materiálu, je možné s výhodou uvažovať problém lineárny, čím sa výpočet zefektívni. Uvedený postup bol použitý v modelovom výpočte vplyvu dutinového efektu pre slapovú stanicu Geofyzikálneho ústavu SAV umiestnenú v štôlni Sv. Anton Paduánsky vo Vyhniach pre vybraný časový interval.
Schématický náčrt slapovej
stanice vo Vyhniach (pohľad zhora), náčrt rozloženia
prístrojov
a geologických
pomerov v štôlni Sv. Anton Paduánsky, so zobrazením priemetu roviny výpočtu.
Pokrytie modelu konečnoelementnou sieťou.
Detail siete v oblasti náklonomernej komory.
Zložka vektoru posunutia - x (vľavo) a y (vpravo) -
vypočítaná pre silu pôsobiacu
pod uhlom
60° k horizontále.
Grafické zobrazenie hodnôt
náklonu v strede piliera pre obidva modely v závislosti
na všetkých
uvažovaných smeroch pôsobiacej sily a ich rozdiel, hodnoty náklonu sú
v radiánoch × 10-6.
Grafické zobrazenie hodnôt korekcií náklonu pre vyšetrovaný časový interval.