Файл: Новицкий, Г. П. Комплексирование геофизических методов разведки учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 0
возникает необходимость в проведении комплексных геофизи ческих исследований.
При обосновании проектного задания геофизические работы проводят в сочетании с бурением и другими инженерно-геологи ческими исследованиями. Геофизической съемкой уточняют геологическое строение района, т. е. детализируют результаты, полученные на первой стадии: конкретизируют границы рас пространения отдельных литологических разностей, более точно оконтуривают интрузии, изучают трещиноватость и закарстованность пород, выявляют и прослеживают древние долины и овраги. Ведущим методом остается электроразведка, но бывает необходимость и в комплексных геофизических исследованиях.
На стадии составления технического проекта геофизиче скими методами детализируют ранее обнаруженные трещино ватые зоны, участки закарстованности и рассланцевания, изучают физико-технические свойства грунтов, определяют направление и скорость подземных вод, выясняют положение водопоглощающих и водоотдающих горизонтов, оценивают
сохранность скальных пород, |
уточняют литологический |
||
разрез |
отложений, пройденных |
скважинами. Эти |
задачи |
можно решать с помощью электро-, сейсморазведки и |
каро |
||
тажа. |
|
|
|
С т р о и т е л ь с т в о ж е л е з н ы х и ш о с с е й н ы х |
|||
д о р о г . |
Основной задачей инженерно-геологических изыска |
||
ний является изучение геологического строения, для чего кроме геологической съемки вдоль проектируемой дороги выполняют буровые и горные работы. Для сокращения объема этих дорогостоящих работ используют геофизические методы. Среди них наибольшее применение нашли электро- и сейсмо разведка. Они позволяют не только сократить объем горно буровых работ, но и выявить такие особенности геологического строения, которые не могли быть обнаружены горными выра ботками и буровыми скважинами, которые задают по сравни тельно редкой сети.
Геологическое строение трассы дороги обычно изучают до глубины 30—40 м. Геофизическими методами решают следу ющие задачи: определяют мощность рыхлых отложений, вы являют карст и трещиноватость вдоль трассы, изучают геоло гическое строение района -мостовых переходов, оценивают однородность земляного полотна, определяют участки суф фозии, прослеживают погребенные русла рек и овраги, изучают оползни, определяют физико-механические свойства пород в пределах глубин до 30—40 м, находят глубину залегания подземных вод. Используют обычно метод ВЭЗ, электропро филирование, микросейсморазведку, каротаж.
С т р о и т е л ь с т в о к а н а л о в . При строительстве крупных каналов геофизические наблюдения проводят на всех
247
этапах изысканий: схем-проекта, проектного задания и тех
нического |
проекта. Примером могут служить исследования |
по трассе |
канала Иртыш — Караганда. Работы выполнялись |
методами ВЭЗ и сейсморазведки, КМПВ.
На стадии схемпроекта основной задачей было изучение распространения скальных и мягких пород по линиям двух основных конкурирующих вариантов трассы. Наблюдения проводили не вдоль каждой трассы, а по отдельным по перечникам, освещавшим строение всей площади, чтобы при изменении трассы иметь сведения для выбора нового на правления.
При составлении проектного задания исследования вели вдоль уже выбранной трассы канала. На этой стадии ВЭЗ выполняли в меньшем объеме, главным образом для расчлене ния кайнозойских отложений в помощь КМПВ. Кроме наблю дений вдоль трассы проводили и площадную съемку — на уча стках плотин, насосных станций и других сооружений. Карты изомощностей рыхлых отложений помогли выбрать наиболее выгодную трассу канала.
На стадии технического проекта изыскания сосредоточили на окончательно откорректированной трассе канала. Чтобы осветить геологическое строение узкой полосы вдоль трассы (ширина канала 40 м), сейсмические профили располагали вдоль оси канала. Наблюдения ВЭЗ выполняли лишь в отдель ных точках вдоль трассы между профилями КМПВ, на уча стках, где палеозойский фундамент прикрыт молодыми отло жениями и залегает глубже врезки канала. В этих местах достаточно было лишь примерно определить глубину залегания фундамента. Сейсмические наблюдения позволили не только проследить рельеф фундамента, но й разделить зону выветри вания на три слоя, а также выявить участки трещиноватых пород. По результатам ВЭЗ и сейсморазведки КМПВ построен непрерывный геолого-геофизический разрез вдоль выбранной трассы канала.
И з у ч е н и е о п о л з н е й . Геофизические методы могут решать задачи общегеологического обследования района и не посредственного изучения массива оползня. В первом случае выполняют съемку в помощь детальному геологическому кар тированию, во втором определяют мощность оползневых масс и иногда расчленяют их на отдельные литологические гори зонты. Если постелью оползня служат породы иного литологи ческого состава, чем сама масса оползня, глубину залегания поверхности скольжения довольно четко находят с помощью ВЭЗ или микросейсморазведки. Менее благоприятны для гео физики условия, когда оползневые массы и коренные породы имеют одинаковый литологический состав. В этом случае в практике известны как положительные, так и отрицательные примеры применения геофизических методов.
Оползни обычно приурочены к глинистым или песчанистым породам. Колебания водонасыдценности, периодическое увлаж нение и высыхание глинистых пород приводят к изменению их объема, вследствие чего нарушаются структурные связи и уменьшаются силы трения и сцепления, удерживающие породу на склоне. Из-за нарушенной структуры, большой пористости и повышенной влажности породы оползневого тела по удельному электрическому сопротивлению отличаются от ненарушеных глин, подстилающих оползневые массы. Это обстоятельство позволяет применять метод ВЭЗ для определе ния глубины поверхности скольжения или глубины зоны, к которой эта поверхность приурочена.
Оползни можно успешно изучать микросейсморазведкой, однако, как правило, задачи литологического расчленения оползневого тела более успешно решаются с помощью электро разведки. При этом предпочтение должно быть отдано несим метричным и дипольным экваториальным зондированиям, ко торые позволяют оценить геологическое строение участка (наклонные границы раздела) по разные стороны от пункта наблюдений. Наилучшие результаты геофизические методы дают при изучении оползней, захватывающих большие пло щади, узкие и глубокие оползни являются неблагоприятными объектами.
И з у ч е н и е т р а с с т р у б о п р о в о д о в и с и л о в ы х л и н и й э л е к т р о п е р е д а ч . При проектирова нии трасс трубопроводов (газопроводы, нефтепроводы и т. п.) важно выявить участки, где трубопровод может подвергаться наибольшему воздействию окислительных процессов и, как следствие этого, разрушению коррозией. На таких участках трубы должны быть защищены дополнительной изоляцией. Будущие трассы изучают электроразведкой. Связь коррозион ной активности почвы и ее электрического сопротивления объясняется электролитической проводимостью большинства горных пород, которая определяется в основном насыщенностью пор влагой и концентрацией растворенных в ней солей. В верх ней части почвы воды, как правило, пресные и основным аген том коррозии является степень увлажненности почвы, а участки наибольшей увлажненности характеризуются низким удельным электрическим сопротивлением.
Для выявления таких участков при выборе трассы выпол няют симметричное электропрофилирование по схеме AM NB с разносами АВ = 5 ч- 15 м и расстоянием между пунктами наблюдений 50—100 м. Участки пониженных значений кажу щегося сопротивления являются и наиболее коррозионно опасными для трубопровода (рис. 138). Для установления мест, пораженных коррозией на уже действующих трубопро водах, успешно используют метод естественного электрического поля. Коррозионный процесс сопровождается прохождением
ом-и
Рис. 13S. Электрическое сопротивление почвы и ее коррозионная опасность (но М. Л. Озерской).
Коррозионная активность:
1 — низкая, 2 — нормальная, 3 — повышенная, 4 — высокая, 5 — особо высокая.
тока через почву, что повышает потенциал над подвергнутыми коррозии участками трубопровода (анодные зоны) и понижает его над хорошо сохранившимися.
На трассах линий высоковольтных передач изучают геоло гическое строение верхней части разреза, что необходимо знать при строительстве опор. По распределению удельного электри ческого сопротивления почвы вдоль трассы рассчитывают заземления. Решить эти задачи можно с помощью электро профилирования и ВЭЗ. Если метод ВЭЗ плохо расчленяет разрез, целесообразно применить микросейсморазведку. Мето дом ВЭЗ находят также распределение сопротивления по вертикали, чтобы правильно выбрать глубину заземления для инженерных сооружений линии.
П о и с к и м е с т у т е ч к и в о д ы и з в о д о х р а н и л и щ . В практике инженерно-геологических работ бывает необходимо установить место утечки воды из водохранилища, чтобы принять меры к ее прекращению. Эту задачу в благо приятных условиях можно решить методом естественного электрического поля. Один из неполяризующихся электродов устанавливают на берегу водоема, а второй электрод спе циальной конструкции с помощью лебедки или лодки переме щают по дну водоема цо заранее провешенным направлениям. В местах утечки воды наблюдаются естественные электрические поля фильтрационного происхождения. Место утечки воды обычно отмечается минимумом потенциала, причем амплитуда минимума пропорциональна интенсивности утечки. Иногда места утечки воды характеризуются неспокойным знакопере менным полем.
И з у ч е н и е и н ж е н е р н о - г е о л о г и ч е с к и х с в о й с т в г о р н ы х п о р о д . Геофизические методы часто
250
используют для определения упругих констант горных пород, а также их влажности и плотности, знание которых необходимо при строительстве разнообразных инженерных сооружений. Как известно, упругие свойства горных пород выражаются коэффициентом Пуассона и модулем Юнга. Б теории упругости выведены формулы, показывающие зависимость упругих кон стант среды от скорости распространения продольных и попе речных волн и плотности горных пород.
Для литологически однородных пород, особенно скальных, плотность меняется в относительно небольших пределах и ее можно определить или путем измерений на образцах или по данным гамма-гамма-каротажа и распространить полученные результаты на весь подлежащий обследованию массив. Про дольную скорость упругих колебаний можно найти обычными приемами сейсморазведки. Для определения скорости попе речных волн используют специальную методику их возбужде ния и регистрации. Упругие колебания создают ударами в го ризонтальном направлении, и сейсмоприемники укладывают в закопушки тРже горизонтально. Основным достоинством такого метода определения упругих констант является то, что обследованию подвергается большой объем горных пород, соизмеримый с тем, который будет находиться под воз действием сооружения. При исследовании же на образцах приходится делать выводы по ограниченным наблюдениям, в результате чего возможны ошибки. Кроме того, измерения на образцах не могут характеризовать весь массив горных пород.
Эти же замечания относятся и к измерениям влажности и плотности горных пород. Геофизические методы позволяют определять влажность и плотность достаточно большого объема пород, что уменьшает вероятность случайных результатов. Для определения влажности и плотности в инженерной гео логии наиболее часто использу!от емкостный метод — изучают диэлектрическую проницаемость горных пород, и ядерные методы — измеряют поглощение и рассеивание гамма-излуче ния или нейтронов.
Емкостный метод основал на зависимости диэлектрической проницаемости пород от количества находящейся в них влаги. Диэлектрическая проницаемость определяется по емкости кон денсатора, между пластинами которого помещают изучаемую породу. Для перехода от значений диэлектрической проница емости к влажности используют градуировочную кривую, полученную при искусственно изменяемой влажности. Значе ния массовой и объемной влажности позволяют при известной плотности породы найти ее естественную пористость.
Измерение плотности горных пород гамма-методом можно проводить в лаборатории, на поверхности земли и в горных выработках (шахтах, буровых скважинах). В лабораторных
251