Файл: Шарапанов, Н. Н. Методика геофизических исследований при гидрогеологических съемках с целью мелиорации земель.pdf

целесообразно ограничиться изучением главным образом быстро­ текущего процесса ВП в интервале времен спада 1—14 с. Тем более что при этом получается существенный выигрыш в произ­ водительности труда.

В интервале времен 1 <<£=^11 с с относительной квадрати­ ческой погрешностью <т, не превышающей 4%, выдерживается закономерность (рис. 6, б, в) *.

времени спада дальней (третьей-четвертой экспоненты); т — сред­ няя постоянная времени спада потенциала ВП в интервале времен спада 1 ^ t ^ 11 с, причем т <£ тд; В — постоянный коэффициент (амплитудный множитель).

При временах заряда, соответствующих полному насыщению, т. е. при tnp > тд, вместо выражения (18) имеем

Лишь в особенно низкоомных разрезах (например, в Калмы­ кии, где сопротивления падали до 3—5 Ом -м) иногда в указанном интервале времен спада появляется вторая очень короткоживущая экспонента (т 0,5 -f- 0,8 с) полностью исчезающая на второйтретьей секунде спада.

Физический смысл свободного члена а в уравнении (19) состоит в том, что при его помощи учитывается вклад более поздних («мед­ ленных») процессов деполяризации в суммарный потенциал ВП на более ранних стадиях развития этого процесса.

Таким образом, выражения (18) и (19) отражают по существу весь процесс спада потенциалов ВП и вместе с тем показывают, что в выбранном интервале времен спада 1—11 с кривая AZ7Bn = = / (t) и соответственно д = f (t) с достаточной для практики точностью аппроксимируется одной экспонентой с некоторой постоянной времени т. При этом величина т оказывается больше, чем постоянная времени спада первой экспоненты, и меньше, чем

где коэффициент q = В/АС/пр — амплитудный множитель, а роль временного параметра играет постоянная времени спада т.

1 По данным обработки 470 кривых спада, выполненной при помощи ЭВМ М-222 по алгоритму Анго [1].

55

Практика показывает, что в условиях терригенных разрезов величина т колеблется в сравнительно узких пределах (1,5—9 с), поэтому при времени заряда, равном 30 с, как правило, соблю­ дается неравенство гпр т .и параметр А имеет максимальную величину:

Этим объясняется еще одно практическое преимущество пара­ метра А — существенно более короткое время насыщения, что позволяет сократить время заряда до 30 с вместо обычных 120— 180 с и тем самым повысить производи­ тельность труда при работах методом

ВП.

Анализ большого числа экспери­ ментальных кривых спада, зарегистри­ рованных в полевых условиях, свиде­ тельствует о том, что постоянная вре­ мени спада т зависит от времени за­ ряда гпр таким образом, что с увели­ чением гпр растет т. Эта зависимость отличается для пород различного ли­ тологического состава, но в общем слу­ чае, в пределах изученных пами зна­ чений гпр от 1 до 120 с носит линей­ ный характер (рис. 7), т. е. описы­ вается уравнением прямой

здесь тд — постоянная времени спада самой медленной экспо­ ненты процесса деполяризации.

Максимальные значения коэффициента к, наблюденные нами, не превышают величины 0,1 и в среднем колеблются в пределах 0,01—0,06. С другой стороны, как было показано, постоянная времени тд имеет значение порядка 150—200 с. В этих условиях даже при времени заряда 120—180 с соблюдается неравенство

56

1)и отклонения от линейности уравнения (22) н

впределах погрешности измерений.

Постоянная времени спада т при других равных условиях зависит от удельного электрического сопротивления пород таким образом, что с ростом р постоянная спада увеличивается (в изучен­ ном нами диапазоне изменения р). Наилучшее совпадение с экс­ периментальными данными получается в случае, если постоянную времени спада представить в виде

где параметр с имеет размерность Ф/м и в соответствии с термино­ логией, принятой в работе [16], может рассматриваться как удельная электроемкость пород.

Пока не накоплено еще достаточного количества эксперимен­ тальных данных, позволяющих статистически обоснованно про­ вести обобщения значений удельной электроемкости с и коэффи­ циента х для песчано-глинистых пород различного литологиче­ ского состава и при различной степени их засоленности и минерализации воды. Лишь в качестве примера приведем некоторые данные, полученные при полевых работах в Чуйской впадине (табл. 8).

Т а б ли ц а 8

Временные параметры ВП рыхлых пород

Из приведенных данных следует, что временные параметры к и с процесса ВП являются носителями дополнительной информа­ ции о геолого-гидрогеологических особенностях разреза. По мере

57

в интервале времен спада потенциалов ВП 1—11 с, которые при­ няты нами при массовой обработке полевых материалов, имеют вид

значению ip на тринадцатой-четырнадцатой секундах после начала процесса спада потенциала ВП; q — безразмерный амплитуд­

ный множитель.

На рис. 8 приведены зависимости поляризуемости от сопро­ тивления пород, рассчитанные по приведенным выше формулам, причем значения с и и реальны и по­

строенными по результатам тех же измерений (рис. 9). Зависимость параметров А и А* от удельного сопротивления

пород более однозначна. Особенно это относится к параметру А* (рис. 10). При электрическом сопротивлении более 20 Ом-м пара­ метр А* в пределах изученных величин практически не зависит от сопротивления, что и определило выбор данного параметра

вкачестве основного.

Вкачестве амплитудного параметра ВП, свободного от иска­ жающего влияния электропроводности пород, следовало быисполь-

58

зовать коэффициент cf — qlp. вычисленный по формуле (20) или (21). Известным препятствием для практического использова­

ния этого параметра является недостаточная пока точность в вы­ числениях постоянной времени т.

Рис. 9. Типовые кривые ВЭЗ ВП для трехслойного разреза (Саратовская область).

7— глины

Освязях поляризуемости песчано-глинистых пород с их воднофизическими свойствами и показателями в настоящее время

природе своей тесно связана с поверхностными явлениями, име­ ющими широкое развитие в горных породах. Поэтому интенсив­

59