Способ возбуждения сейсмических волн

Способ возбуждения сейсмических волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСХ)Б ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, при котором : соацают пульсации давления газа на грунт, о т л н ч а ю щ и и е rf тем, что, с пелЕ увеличения Ш1те1юивности Сейсмических волн, наслсраивают агтоколебания в сверхзвуковой струе, нвг&какпцей на вход в вшхг -фезонатор, пу. тем изменения расстояния между свер:&авуж вым сошюм и входом в шахту-резонатор и давления ь форюамере сопла. 4

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК а 01Ч.1/00 (1 т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н. *втснснвнв свннтссвствт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2248918/1 5

{23) 28.12.78 (46);И,07.83. Бюл. М 26 (72)18. Н, Яненко, В, Г. Дулов, B.,Я. Глазнев, В. C. Демин, А.. Т. Горбачев, А. В. Солотчин, -Ш. Сулейманов и Б, B. Бошенятов

; (71) Институт теоретической и прикладной механики Сибирского отделения

АН СССР (83) 880.83 (а8а.8} (86) 1. Проблемы вибрайионного просвечивания Земли. М., Наука, 1977, 2. Авторское сищетеаьство СССР

l4 876071р кл. 9 01V< 1/00, 1971 (щютстип).

„„SU„„1029114 А (54) (87) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ

СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, при котором

" создают пульсапии давления. Газа на грунт, о т л и ч а ю ш и и с Й тем, что,. с целью увеличения ннтенсивностн . сейсмических волн настраивают автэколебання в сверхзвуковой: струе, натекающей на вход в шахт резонатор, пу тем изменения расстояния между сверх звуковым соплом и входом в шахту-резонатор н давлення в форкамере сопла.

29114

20

40 г

1 10

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при исследовании внутреннего строения Земли и поисках полезных ископаемых сейсми ческими методами.

В настоящее время известны несколь ко способов исскуственного возбуждения сейсмических волн: использование взрыва, машин ударного действия (молоты),, вибрационных машин различного типа.

В вибрационном способе весом мащины или с помощью системы цилиндр - поршень создают давление на грунт. С помощью механических узлов создают пульсацию этой силы, что и возбужцает сейсмические волны. Преимущество вибреционного способа: состоит в возможнос-, ти получения непрерывных сейсмических волн заданной частоты, что позволяет применить в геофизических исследованиях идеи радиолокации (1 ).

Недостаток способа - меньшая s cpasненни со взрывом и ударным способами. интенсивность возбуждаемой сейсмиЧЕСКОй ВОЛНЫ.

Наиболее близким к предлагаемому является способ возбуждения сейсмичес-i ких волн, цри котором создают пульсации давления газа на грунт. Этот способ реализован в источнике сейсмических сигналов на воздушной подушке, где давление воздуха у земли повышается путем нагнетания воздуха под вогнутое днище вибратора с помощью осевого компрессора, е пульсация давления создается изменением сечения воздухопровода посредством механического пре»рывателя потока {например, вращением диска с прорезями относительно такого же неподвижного диска ) P2) .

Однако при таком способе для аопучения сейсмических волн высокой интенсивности необходимо увеличивать arioпадь опорной поверхности вибратора, что увеличивает его продольные и поперечные размеры и тем саьц1м затрудняет эксплуатацию вибратора. Амплитуде пульсаций давления, которую можно реализовать в газе, .обычно по уровню не более половины статического давления в газе, Однако увеличение давления . в газе более, чем на одну избыточную атмосферу ведет к технически нецелесообразному утяжелению консч",рукции.

Это ограничивает допустимый уровень пульсации давления в газе, и следова-. тельно, интенсивность возбуждаемых сейсмических волн. Механический прерыватель в условиях пульсирующей нагруз= ки большой интенсивности работает ненадежно, так как подвержен усталостным разрушениям. Это также ограничивает величину пульсаций давления газа и интенсивность сейсмических волн.

Цель изобретения — увеличение интенсивности сейсмических волн, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу возбуждения сейсмических волн, при котором создают пульсации газа на грунт, настраивают автоколебания в сверхзвуковой струе, натекающей на вход в шахту-резонатор, путем изменения расстояния между сверхзвуковым соплом н входом в шащурезонатор и давления в форкамере сопла

В устройстве для осуществления спо- соба возбуждения сейсмических волн применено сверхзвуковое сопло, помещенное так, что выхлопная струя натекает на вход в шахту-резонатор, расположенную в грунте.

Данный способ возбуждения сейсмической волны цозволяет получать более интенсивные волны, так как статическое давление. в газе можно увеличивать до нескольких атмосфер без существенного увеличения веса конструкции. В связи с тем, что в геофизике используются частоты 1»100 Гц, размеры резонаторов теювы, что площадь их поверхности су-. щественно выше площади воздействия на грунт при других способах возбуждения сейсмических волн. A так как величина пульсации силы, воздействующей на грунт, определяется произведением силы давления на площадь воздействияу то в предлагаемом способе достигается большая пульсация силы. Существенно, что в этом способе увеличение площади воздействия может быть реализовано без утяжеления конструкции.

Существенная особенность данного способа состоит в том, что при его реализации в конструкции, в принципе ие требуется движения частей в процессе излучения волн, Это в условиях больших уровней вибрации повьпиает надежность устройств.

На фиг, 1.представлено устройство для осуществления данного способа; на фиг. 2 - вариант устройства.

Сверхзвуковое сопло Х (фиг. 1 и 2) с форкамерой 2 установлено нед входом 3 шахты4рэзонатора4. Сопло может пере мешаться относительно входе 3 в шех.гу на расстояние Я, равное 1-ХО радиусов сопла. В шахте установлено подвижное днище 5.

14 4 скачков уплотнения в струе. Частота колебаний равняется 30 Гп и близка к частоте (собственная частота полуоткры той трубы), рассчитываемой по форму.$g fq = 025 где g - скорость звука в газе.

Амплитуда суммарной силы, действую» щей на стенки трубы равна 6, 5 т. Специальными опытами было показано, что при изменении масштаба устройства в. широких пределах (в 10 и более раэ) амплигуда пульсаций давления не изменяется. Следовательно, при реализации устройства в натуре можно ожидать амплитуду силы = действия на грунт для шахты-рм онатора размером 9 1 м и 3= 50 м p F = 4,В.10 . Д сравнения проедены максимальные усилия воздействия на грунт действующих вийраторов: С;5-50/15 F = 50 10 кг, зарубежные - до 130 10> кг.

Использование данного способа воз.буждения сейсмических волн и устройства для его осуществления обеспечивают по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возможность получения сейсмических волн большой интенсивности, что дает возможность проведения глубинных исследований Земли и поиск полежых ископаемыщ воэ-."можность увеличивать площадь воздействия на грунт и уменьшать амплитуду пульсации давления при сохранении амплитуды силы воздействия на грунт, что сохраняет структуру грунта

: и тем самым, обеспечивает стабильность характеристик устройств, возбуждающих сейсмические волны, а также упрощает методы обработки измерений при исследо, ваниях повышает надежность работы устройств, возбуждающих сейсмические вопиы..3 10291

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают давление газа в форкамере 2 и расстояние такими, что в устройстве самопроизвольно возникает колебательное течение газа (автокопе- бания), Стенки шахты-резонатора (грунт) испытывают пульсирующее давление со стороны газа, заполняющего шахту-резонатор. Под действием переменной силы

30 в грунте возникает сейсмическая волна, Частота колебаний задается глубиной . шахты-резонатора 3 глубину изменяют посредством перемещения днища 5.

Амплитуду пульсаций давления в шахте- 35 резонаторе изменяют, варьируя давление в форкамере и расстояние b.,На фиг. 2 показан вариант устройства в котором .для увеличения плошади излучения резонатор выполнен в виде скважин, имущих 20 одинаковую длину 0 и общий выход. Воз» можаи вариант со скважинами разной длины Р . В этом случае скважины рабо тают поочередно. Открывая вход в ту или другую. скважину, дискретно изменя- 25 ют частоту излучающего устройства.

Проводится проверка данного способа на модели. Сверхзвуковое сопло с числом Маха М 2 устанавливается

- соосно с металлической трубой длиной 2м Зо и диаметром 33 мм. Один конец трубы закрыт. Солло устанавливается у открытого конца трубы на расстоянии 100 мм.

При давлении воздуха в форкамере сопйа.равном 11,7 кг/се и в трубе воэника ют колебания давления с амплитудой

3,12 кг/см.2. (среднее по длине трубы).

Максимальная амплитуда пульсаций давления получается при таких давлениях РОф и расстояниях и, когда среднее 4О по времени положение. колеблющегося отошедшего скачка уплотнения в струе перед входом в трубу совмещается с точкой регулярного отражений косых.

1029 114

Составитель И. Зверев

Редактор Л, Авраменко . Техред К.Мьщьо ° Корректор А. Ильин, Заказ 4972/44 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-38, Раушская наб., д, 4/S

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4