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

5. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛЕВЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ

АППАРАТУРА ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИИ

Геофизическая аппаратура, используемая при полевых исследо­ ваниях описываемым комплексом методов, в основном серийная Исключение составляет аппаратура для работ методом РВИ.

Полевая аппаратура для работ методом ВП должна позволять проводить измерения в режиме длительных однополярных импуль­ сов тока заряда, в результате которых должна быть получена осциллографическая запись кривой спада потенциала Д£7Вп. Дополнительным условием является наличие достаточно мощной генераторной группы (20—30 кВт), что дает возможность получать полезный сигнал достаточной амплитуды без создания сложных и трудоемких питающих заземлений. В этом отношении наиболее приемлемой станцией из серийно выпускаемых в настоящее время нашей промышленностью является станция ЭРСУ-71.

Недостаток этой станции — монтаж на двух автомашинах, что помимо повышенных материальных затрат приводит к снижению производительности труда.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидро­ геологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО) создан макет станции вызванных потенциалов [35, 46], который прошел дли­ тельные полевые испытания в 1968—1973 годах и может быть рекомендован как достаточно совершенный и эффективный обра­ зец аппаратуры для работ методом ВП при гидрогеологических съемках. Станция смонтирована на базе серийной станции ВПС-63 (автомашина ЗИЛ-131). Блок-схема станции приведена на рис. 29. Источником напряжения являются два генератора постоянного тока типа ИН-100 общей мощностью 23 кВт. Механические кон­ такторы включения и выключения тока заряда в цепи АВ заме­ нены полупроводниковой схемой. Преимуществом данной схемы является более быстрое время срабатывания (первые милли­ секунды) и отсутствие искровых разрядов в момент выключе­ ния тока.

Разность потенциала пропускания ДС/пр измеряют при по­ мощи электронного компенсатора ЭСК-1 визуально: имеется дополнительный выход с прибора для осциллографической записи. Пределы измерений прибора ЭСК-1 расширены до 10 В.

Разность потенциалов ВП измеряют при помощи стандартного усилителя ЭДА-57. Запись ДС/Вп и Д£/Пр осуществляется на осциллографе ЭПО-9. Преимущество станции — полная автома-

110

тизация процессов записи и измерения разностей потенциалов Д£/Вп

и AUnp:

Вся станция смонтирована на одной автомашине. Иа месте левого бензобака установлены выдвижные катушки для л и н и и АВ и MN\ предусмотрена смотка проводов электродвигателем, что также ведет к повышению производительности труда. Испытания этой станции показали, что производительность работ при ее использовании в 1,5—2,0 раза выше (при общем снижении затрат на автотранспорт), чем при работах с серийной станцией.

Оборудование (провода, электроды) для полевых работ мето­ дом ВП при гидрогеологических исследованиях ничем существенно не отличается от применяемого при исследованиях методом ВП с иной целью и не требует здесь специального рассмотрения.

Рпс. 29. Блок-схема модернизпровэнной станции ВП.

Техника измерений методом ВП при гидрогеологических иссле­ дованиях также принципиально не отличается от общепринятой. Наиболее хорошие результаты при использовании неполяризующихся электродов в линии M N дает применение керамических электродов, заполненных медным купоросом (изготовитель — завод Казгеофизприбор). Повышенные требования к постоянству компенсационного нуля в линии M N обусловливают очень береж­ ное и правильное обращение с неполяризующимися электродами. В связи с этим целесообразно напомнить правила использования этих электродов [36]: а) электроды заполняются лишь насыщен­ ным раствором химически чистого медного купороса; на дне сосуда должно находиться несколько кристаллов медного купороса; б) поверхность медных стержней должна быть без пленок окислов: в противном случае промыть стержни в течение 2—3 с в -10 % -ном растворе азотной кислоты; в) необходимо соблюдать герметичность закупорки электродов; г) уровень электролита в пористом сосуде

111

должен быть обязательно выше поверхности медного стержня; д) после подготовки электрода к работе необходимо измерить собственную поляризацию электродов, которая не должна пре­ вышать 1 мВ; контроль за постоянством собственной поляризации проводится постоянно в начале и конце измерений на каждом ВЭЗ ВП; е) необходимо соблюдать одинаковые температурные условия для обоих электродов, так как разность температур сильно влияет на поляризацию электродов; при работе в жаркие дни электроды следует ставить в тень (затенять при помощи куска фанеры); ж) заземлять электроды следует в предварительно выко­ панные и политые лунки глубиной 0,2—0,4 м; режим полива лунок зависит от почвенно-климатических факторов и должен быть выбран для каждого конкретного района; з) работу необхо­ димо проводить двумя парами неполярпзующпхся электродов, так как пока выполняются измерения на одной паре, вторая приобретает устойчивую поляризацию.

При работах методом ВЭЗ ВП наиболее применима установка Беннера. В связи с тем, что данная установка предполагает по­ стоянное изменение разносов M N = х/ 3 АВ (схема установок Беннера приведена ниже), целесообразно провода линии M N растя­ нуть на всю длину п подвесить. В местах, соответствующих намеченным разносам, оголить участки провода п последовательно подсоединять к ним при помощи зажимов приемные электроды. Применение описанного технического приема позволит не только повысить производительность труда, но и уменьшить ошибки расстановки приемных электродов. Одновременно на подвешен­ ной линии M N особыми метками отмечаются места разносов пита­ ющих электродов АВ.

Работы методом ВЭЗ целесообразно проводить со станцией ПСПВ-А, выпускаемой серийно заводом Казгеофизприбор на базе автомашины ГАЗ-69. При отсутствии станции ПСПВ-А желательно смонтировать ее своими силами на автомашине УАЗ-469, при этом следует предусмотреть возможность одновременного измерения AU и I двумя приборами (ЭСК для измерений AZ7, ампервольт­ метр типа Ц-54 для измерений I ), а также автоматическую смотку проводов при помощи электромотора. Катушки крепятся на зад­ ний борт автомашины.

В остальном оборудование и техника производства ВЭЗ не отличаются от общепринятых. Каротажные работы выполняются стандартными каротажными станциямп (предпочтительны станции АЭКС-900 или СКВ-69).

Выпуск аппаратуры для выполнения работ методом радиоволнового профилирования в движении, как отмечалось выше, пока не налажен. Однако эта аппаратура несложна и может быть изготовлена своими силами в партиях и экспедициях. Подробные указания даны в работах [35 и 46], поэтому здесь отметим лишь следующее.

Аппаратура РВП состоит из четырех основных узлов: коль­

112

одних и тех же литологических разностей пород при увеличении удельного сопротивления.

При полевых исследованиях зависимость потенциала ВП от плотности поляризующего тока практически не отмечается. Однако при резких колебаниях рк возможна нелинейная зависи­ мость потенциала АС/ от / пр.

Оптимальный режим возбуждения выбирается путем постанов1Ш трех-четырех зондирований в точках, резко различающихся по геоэлектрическим условиям, но в какой-то степени характерных для всей площади съемки. Измерения на каждом разносе проводят при следующих временах зарядки: 5, 10, 15, 30, 60, 120 с и при трех значениях силы тока. В зависимости от геоэлектрических условий пределы изменения силы тока могут быть различными, однако необходимо добиваться максимального их различия (напри­ мер, 1А, 5А, 10А).

За оптимальное время зарядки выбирают такое значение 7пр, при котором дальнейшее его увеличение не влечет за собой замет­ ного (не более 5%) увеличения параметра А на всех разносах установки и при всех значениях удельного электрического сопро­ тивления. Опыт наших работ показывает, что в большинстве случаев достаточным временем зарядки является tnp = 30 с.

По результатам измерений при различной силе поляризу­ ющего тока строят графики Д//Вп = 7 (-/пр) для каждого разноса и выбранного времени зарядки. Линейный характер этой зависи­

ного участка на графике необходимо сузить пределы допустимых величин силы поляризующего тока.

— / (-/пр) обычно нет, в отдельных геоэлектрических условиях (наличие низкоомного, неглубоко залегающего экрана) на малых разносах АВ указанная область наблюдается. При этом возможно резкое изменение характера спада потенциала ВП вплоть до 'изменения знака по отношению к потенциалу пропускания.

Выбранные значения tnp и пределы изменения / пр во избежа­ ние получения несопоставимых результатов должны быть едиными для всей площади съемки.

В ы б о р с х е м у с т а н о в о к п р и р а б о т а х м е ­

и измерений можно применять несколько различных схем уста­ новок при выполнении ВЭЗ и ВЭЗ ВП.

Наиболее часто применяется в методе ВЭЗ симметричная четырехэлектродная установка Шлюмберже AMNB. В связи с тем,