Способ возбуждения сейсмических волн

Способ возбуждения сейсмических волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОКИ СОВЕТСКИХ

CNNVIÂ

РЕСПУБЛИК 0 G 01 V 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОИ:НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3357353/18-25 (22) 23.11.81 (46) 15.05.ь3. Бюл. It 18 (72) А. С. Шанинян, А. Г. Асан-Джала.лов и В. В. Цйммерман

;(71) Специальное конструкторское бюрр сейсмической техники (53) 550.83 {083.8) (56) 1. Сейсморазведка. Справочник. геофизика. Под ред. И. И. Гурвича и В. П, Номопонова, И., "Недра", 1981, с. 371-377.

2. Патент США В . 3929206, кл, G 01 V l/04, опублик. 1975.

3. Патент США It 3221833, кл, G 01 V 1/14, опублик. 1965.

4. Авторское свидетельство СССР и 913297, кл. 6 01 Ч 1/04, !980 (прототип).

SU„„1018674 А (54) (57) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСИИЧЕСКИХ ВОЛН в сейсмогеологических районах с зоной малых скоростей, основанный на использовании источника сейсмических сигналов, содержащего возбудитель вибрации с реактивной массой и излучающей плитой, и включаю. щий установку излучающей плиты в грунте ниже зоны малых скоростей и передачу его переменного силового воздействия на грунт, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения эфФективности, излучающую плиту жест-, ко скрепляют с грунтом, а реактивную массу закрепляют на поверхности грунта. е

1018074

Изобретение относится к способам возбуждения сейсмических волн и может быть использовано в структурной сейсморазведке, а также при решении фун5 даментальных сеисмогеологических задач.

Известен способ возбуждения сейсмических волн, основанный на подрыве зарядов взрывчатого вещества в воде или в грунте в неглубоких шурфах или скважинах. Энергия, выделяющаяся при взрыве, частично расходу- ется на образование упругих сейсмических волн 1.1j.

Недостатком взрывного способа возбуждения сейсмических волн является повышенная опасность работ и вредное воздействие взрывов на окружающую среду, в особенности на

20 структуру подземных вод из-за обра" зования полостей после взрыва„

Известен способ возбуждения сейсмических волн с помощью невзрывных поверхностных источников вибрационного действия, используемых в методе "Вибросейс" ° Опыт .применения этого метода определил оптимальную конструкцию вибрационного источника сейсмических сигналов, которая представляет собой размещенные на тран-, спортном средстве электронный блок управления и возбудитель вибрации, состоящий иэ электрогидравлического усилителя (сервоклапана 1 и гидравли. ческого исполнительного механизма;, 35 включающего гидроцилиндр, образованный реактивной и активной массой, выполненной в виде штока, оканчивающегося излучающей плитой. Возбуждение сейсмических волн такими источни- 40 ками производят следующим образом.

Перед началом работы излучающую плиту устанавливают на поверхность грунта и прижимают к нему весом транспортного средства. Усилие прижатия прикла.45 дывают к излучающей плите через виброизолирующие пнввмоопоры. С помощью электронной системы управления реактивную массу устанавливают в ра. бочее (среднее) положение. При работе источника блок управления вырабатывает периодический электрический управляющий сигнал, который поступает на вход электрогидравлического усилителя, подключенного K гидроцилиндру гидравлического исполнительного механизма. Электрогидравлический усилитель в соответствии с этим сигналом поочередно подает рабочую жидкость в полости гидроцилиндра, в результате чего возникает переменное силовое воздействие, которое с одной стороны через излучающую плиту прикладывается к грунту и возбуждает в нем сейсмическую волну, а с другой стороны прикладыва" ется к реактивной массе, вызывая ее возвратно-поступательное движение около среднего положения (2).

Недостатком этих источников является небольшая мощность излучения, особенно в области низких (ниже с-10 Гц) частот, что объясняется ограниченной величиной реактивной массы (обычно не более 2-3 тонн) и невозможностью создания достаточного толкающего усилия ° Источники характеризуются также низкой эффективностью возбуждения иэ-за ослабляющего влияния поверхностного слоя грунта, так называемой зоны малых скоростей.

Известен также способ возбуждения сейсмических волн с помощью источников, полностью размещенных в глубине грунта гюд зоной малых скоростей.

Отсутствие в конструкциях таких ис- точников реактивных масс, а также исключение ослабляющего влияния 3МС позволяет возбуждать сейсмические волны большой мощности даже на относительно низких частотах. Способ возбуждения сейсмических волн с использованием таких источников эаклю чается в следующем. Источник устанавливают в скважине и прижимаюг

его излучающие плиты к противоположным стенкам скважины с некоторым постоянным усилием, превосходящим по величине амплитуду предполагаемого переменного силового воздействия °

При запуске источника возникающее переменное силовое воздействие прикладывается к противогюложным стенкам скважины, возбуждая две сейсмические волны с противоположными фазами 3Д, Недостатком такого способа возбуждения является быстрое затухание амплитуды сейсмической волны с расстоянием из-за взаимной компенсации друг другом других волн, возбужденных практически в одной точке, но с противоположными фазами, Наиболее близким к предлагаемому является способ возбуждения сейсмических волн в сейсмогеологических районах с явно выраженной зо3 1О18О ной малых скоростеи, основанныи на использовании источника сейсмических сигналов, содержащем возбудитель вибрации с реактивной массой и излучающей плитой, и включающий ус. тановку излучающей плиты в грунте ниже зоны малых скоростей и передачу его переменного силового воздействия на грунт. 8ибрационный источник, реализующий этот спо- to ,соб, отличается от вибрационного источника, применяемого в методе

"Вибросейс", возможностью перемещения излучающей плиты относительно возбудителя вибрации, что позволя- и ет принудительно эаглублять ее через заболоченный или покрытый водой поверхностный слой до более плотных структур. Способ возбуждения сейсмических волн с использованием таких ув источников заключается в следующем:.

Перед началом работы излучающую плиту принудительно заглубляют через заболоченный слой до более плотного основания (дна водоема или болота) - 2s я прижимают к нему весом транспортного средства. Усилие прижатия прикладывают через виброизолирующие пневмоопоры. Реактивную массу-устанавливают :в рабочее положение и запускают возбудитель вибрации. При работе источника возникает переменное силовое воздействие, которое с одной ,стороны прикладывается через излучающую плиту к плотному основанию поверхностного слоя грунта, а с другой стороны - к реактивной массе, вызывая ее возвратно-поступательное движение около среднего, положения (4).

Однако известный способ возбуждения сейсмических волн имеет ограниченную область применения, а также ниякчю эшшективность из-за небольшой амплитуды силового воздействия, особенно в области низких- частот, обусловленную ограниченной величиной реактивной массы и веса транспортного средства, Цель изобретения - повышение эффективности возбуждения сейсмических волн,.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу возбуждения сейсмических волн в сейсмогеологических районах .с явно выраженной зоной малых скоростей, основанному на использовании источника сейсмических сигналов, содержащего

74 ф возбудитель вибрации с реактивной массой и излучающей плитой, и включающему установку излучающей плиты в грунте ниже зоны малых скоростей и передачу его переменного силового воздействия на грунт, излучающую плиту жестко скрепляют с грунтом, а реактивную массу закрепляют- íà поверхности грунта.

На чертеже схематически изображен источник, установленный на грунт.

Источник включает электронную систему управления 1 и возбудитель вибрации, содержащий гидроцилиндр 2, приводимый в действие электрогидравлическим усилителем 3.

Гидроцилиндр 2 образован реактивной массой 4 и активной массой, вы-— полненной:в виде штока 5 оканчивающегося излучающей плитой 6 ° Реактивная масса 4 закреплена на . поверхности грунта, например, с помощью вбитых в грунт свай 7, а излучающая плита 6 образована в глубине грунта, в плотном его слое 8, ниwe зоны малых скоростей 9, например, путем заполнения цементирующимся раствором каверны, образованной после взрыва небольшого заряда.

При таком исполнении излучающей плиты она оказывается жестко скрепленной с грунтом, что позволяет ей передавать силовое воздействие одинаково в обоих направлениях без предварительного ее нагружения внешним постоянным усилием.

При работе источника электронная система управления 1 вырабатывает периодический управляющий сигнал, поступающий на вход электрогидравлического усилителя 3, который в соответствии с этим сигналом подает жидкость под давлением поочередно то в верхнюю, то в нижнюю полость гидроцилиндра 2. Возникающее при этом силовое воздействие прикладывается с одной стороны через шток 5 к излучающей плите 6, возбуждающей в грунте сейсмическую волну, а с другой стороны - к реактивной массе 4 и через сваи 7, к поверхности грунта. На поверхности грунта при этом

1 также происходит возбуждение сейсмической волны, но с противоположной фазой. Как и в случае с использованием скважинных источников, обе волны находятся в противофазе и могут компенсировать друг друга на больших удалениях от источника. Од1018074

Составитель Н. Чихладзе

Редактор К.Волощук Техред M.Òåïåð Корректор М,лароши

Заказ 3538/45 Тираж 710 . Подписное

- ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, li(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, уп. Проектная, 4 нако вследствие того, что излучающая плита 6, контактирующая со слабопоглощающей средой, обладает относительно высокой излучающей способностью, а усилие к поверхности s грунта приладывается через реактивную массу, которая в силу своей инерционности ослабляет величину переменного силового воздействия, а также учитывая то обстоятельство, 1О что при распространении вглубь грун-а второй сейсмической волны, излученной на поверхности, она испытывает ослабляющее действие зоны малых скоростей, величина второй сейсмической волны и, следовательно, ее компенсирующее влияние на первую сейсмическую волну существенно снижаютсяя, Кроме того, закрепление инерционной массы на поверхности грунта позволяет снять ограничение на ее размеры и величину, вследствие чего возникает возможность увеличить 2s ее на 2-3 ° порядка, причем не только за счет увеличения аамой реактивной массы, но и за счет массы грунта, сцепленного с ней через сваи.

Это приводит к резкому увеличнию зв экранирующего ее действия даже на низких (ниже 8-10 Гц) частотах, Закрепление реактивной массы на поверхности грунта позволяет снять ограничения на амплитуду силового воздействия, которое при данном способе устаневки реактивной массы и излучающей плиты источника ограничено только его прочностью.

При выборе величины реактивной массы,,следует исходить не только из выходных характеристик источника, но и из состояния верхней части грунта ° Если грунт на поверхности достаточно плотный для того, чтобы обеспечить жесткое сцепление через скрепляющие сваи с реактивной массой, то реактивная масса может быть выполнена небольшой, так как скрепленная часть грунта также выполняет роль инерционной массы. Если же грунт болотистый или рыхлый, то реактивная масса должна быть выполнена достаточно большой, а закреплению ее на поверхности грунта при этом отводится лишь роль обеспечения устойчивости конструкции.

Исключение поглощающего действия зоны малых скоростей на излучаемую сейсмическую волну повышает эффективность предлагаемого способа возбуждения сейсмических волн, а устранение ограничений на величину реактивной массы и силового воздействия расширяет частотный диапазон излучаемых волн is сторону низких частот и позволяет увеличить их амплитуду. Это создает возможность излучать мощные низкочастотные волны, необходимые для Фундаментальных сейсмогеологических исследований, а том числе и для глубинного вибрационного просвечивания

Земли .