Способ определения скоростей распространения поперечных волн в донных грунтах

Способ определения скоростей распространения поперечных волн в донных грунтах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области сейсмОакустических исследований и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях для определения прочностных и деформа-, ционных свойств горных пород. Цель изобретения - повьшение точности определения скоростей поперечных волн в неоднородньгх донных грунтах за счет осуществления частотного и временного разделения упругих волн различных: типов - отраженных, рефрагированных и поверхностных. Высокая разрешенность сейсмезаписей обеспечивается благодаря одновременному возбуждению акустических импульсов разночастотными пространственноразнесенными источниками. В основу способа положено определение в процессе сейсмических наблюдений распределения скоростей продольных волн по вьвделенным на сейсмозаписях высокочастотным, рефрагирированным и отраженным волнам. Для определения скоростей поперечных фолн по фазовым скоростям нескольких гармоник низкочастотных поверхностных волн и по известному градиенту скорости продольных волн определяют распределение по глубине скоростей поперечных волн в осадках. 4 ил. ш ел

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

1511 4 Г 01 Ч 1 OO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4003128/24-25 (22) 03.01.86 (4б) 30.1 2.88. Бюл . У 48 (71) Всесоюзное морское научнопроизводственное объединение "Союзморинжгеология" (72) В.П.Лисин (53) 550.083 (088.8) (56) Патент СП1А 11 - 3921755, кл . Г 01 V 1/20, 1975.

Патент Великобритании 11- . 2129939, кл. Г 01 V 1/40, 1984, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН В

ДОННЫХ ГРУНТАХ (57) Изобретение относится к области сейсмоакустических исследований и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях для определения прочностных и деформа ционных свойств горных пород. Цель изобретения — повыщение точности определения скоростей поперечных волн в неоднородных донных грунтах за счет осуществления частотного и временного разделения упругих волн различных типов — отраженных, рефрагированных и поверхностных. Высокая разрененность сейсмезаписей обеспечивается благодаря одновременному возбуждению акустических импульсов разночастотными пространственноразнесенными источниками. В основу способа положено определение в процессе сейсмических наблюдений распределения скоростей продольных волн по выделенным на сейсмозаписях высокочастотным, рефрагирированным и отраженным волнам. Для определения скоростей поперечных фолн по фазовым скоростям нескольких гармоник низкочастотных поверхностных волн и по известному градиенту скорости продольных волн определяют распределение по глубине скоростей поперечных волн в осадках. 4 ил.

1448317

Способ относится к области сейсмоакустических исследований донных грунтов на акваториях, и MQKpT быть использован для определения их проч5 ностных и деформационных характеристик.

Цель изобретения — повьппение глубинности и разрешающей способности определения скоростей распростране- 10 ния поперечных волн в неоднородных грунтах за счет частотного и временного разделения регистрируемых

\ упругих волн.

На фиг.1 приведена схема исследо- 15 наний донных грунтов; на фиг.2— регистрируемая сейсмограмма; на фиг.3 — 4 — графики скоростей продольных и поперечных волн в донных грунтах. 20

Схема исследований включает высокочастотный импульсный излучатель 1, базу профилирования 2, содержащую приемники 3, низкочастотный излуча- 25 тель 4., формирующий эа пределами ближней зоны 5 протяженностью две длины (2 Л) кваэипериодическую поверхностную волну с частотой, обусловленной физическими свойствами осад- 30 ков и спектром излучаемого импульса.

Импульс запуска от устройства синхронизации б одновременно .подается по магистрали 7 и кабелю 8 для возбуждения низкочастотного и высокочастотного излучателей. Сигналы, поступившие на приемники базы профилирования, передаются по кабелю 9 в регистрирующее многоканальное устройство 10. Излучатели 1 и 4 и прием- g0 ники 3 расположены на границе вода— грунт или на расстоянии от нее не более 0,1 Л. Низкочастотный излуча-. тель вынесен на расстояние не менее, а высокочастотный — не более 2 rl.

Приемники 3 на базе профилирования

2 расположены с переменным шагом: малым н начальной ее части, обеспечивающим надежную фазовую корреляцию высокочастотных отраженных 11 волн, прямой волны 12 и рефрагированных

13 волн на малых временах и надежной корреляции низкочастотных поверхностных волн 14 на больших временах, и с большим п|агом — на удаленном от излучателя конце базы 2 профилирования для обеспечения необходимой глубинности исследования по рефрагиров анным 1 3 волнам.

Частотное разделение упругих волк достигается путем использования разночастотных излучателей, а временное — эа счет их расположения относительно базы профилирования..

Данная система расположения изг чателей и приемников обеспечивает интервал времени между вступлениями отраженных и поверхностных волн, достаточный для изучения разреза продольными волнами на глубину нескольких десятков метров (до 1,5 Л).

Способ реализуется следующим образом, На фиг.2 приведена сейсмограмма, зарегистрированная на базе профилирования. В начале записи выделяют отражение 11, прямые 12 и рефрагированные 13 волны. На больших временах регистрации четко прослеживаются несколько гармоник поверхностной вол ны 14 со скоростью 218, 275 и 318 м/с.

По записям продольных отраженных и рефрагированных волн определяют распределения скоростей Vp продольных волн по глубине Z. С использованием узкополосной фильтрации определяют фазоные скорости поверхностных волн, которые при заданном отношении плотностей жидкости и грунта характеризуют изменение скорости поперечных волн V с глубиной Z.

Полученные распределения скорости

V> (Х) аппроксимируют одной из типовых функциональных зависимос" åé "скорости упругих волн от глубины, со1 держащей постоянные коэффициенты.

Число фазовый скоростей поверхностных волн должно быть равно количеству неизвестных констант в найденном тине зависимостей V (,",), которые определяют путем решения системы уравнений.

На фиг.3 показаны графики зависимостей U от частоты для двух гармоник поверхностных волн 15, lб.. Точками на графиках показаны значения фазовых .скоростей;. полученных по, сейсмограммам, подвергнутых узкополосной фильтрации с центральными частотами 5, 10, 15 Гц.

На фиг.4 приведены график 17 пластоных скоростей V„„ (Z), полученный по годографам отраженных волн, график V (Е) 18 по годографам рефрагированных волн„ график V<(Z) 19 по з 14483 зависимости экспоненциального типа, аппроксимирующий распределение

Ч „- (2) по глубине, и график V< (Z)

20 по зависимости этого же типа, 5 полученныи с использованием значений фазовых скоростей Чс ло графику 3.

Способ позволяет получить скорости продольных и поперечных волн в низкоскоростных донных осадках, для оценки их прочностных и деформационных свойств, что может быть использованое при инженерно-геологических изысканиях и поисках и разведке полезных ископаемых.

Формула изобретения

Способ определения скоростей рас- 20 пространения поперечных волн в донных грунтах, заключающийся в перемещении излучателя и матрицы приемников в слое жидкости, покрывающей исследуемые осадки, возбуждении упругих 25 колебаний в массиве грунта, регистрации колебаний мноЖеством приемников, расположенных на различных удалениях от излучателя, фильтрации колебаний, измерении фазовых скоростей и длин поверхностных волн на разных частотах, о т л и ч.а ю щ и и с я тем; что, с целью повьппения глубинности и разрешающей способности определения скоростей распро— странения поперечных волн в неодно-i родных грунтах за счет частотного и временного разделения регистрируемых упругих волн, упругие колебания в массиве грунта возбуждают одновременно высокочастотным излучателем волн давления в толще воды вынесенным на расстояние не более двух длин поверхностных волн и низкочастотным импульсным излучателем, расположенным на границе вода — грунт или на расстоянии от нее не более 0,1 длины поверхностной волны, генерируемой низкочастотным излучателем в грунте, низкочастотный излучатель выносят на расстояние не менее двух длин поверхностных волн и принимают колебания датчиками давления, расположенными на расстоянии от дна не более О,1 длины поверхностной волны.

J, г"

РЯ

, Ч/с уд„ " ) %у

144831 7

A 10

Ъ1Ъ с г, \

1448317

Составитель В.Ищенко

Редактор М.Товтин . Техред, М.Дидык

Корректор Г.Реиетник

Заказ 6845/52 Тираж 522 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного кояитета по изобретенияи и открытиям при 1 КНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4

150 800

146g Щф

f50

1®0

Ю0 ЮО

2000 280