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

геофизическими параметрами и гидрогеологическими показате­ лями свойств пород разреза.

Методические особенности выполнения этих работ заключаются в следующем.

После выбора места заложения параметрической горной выра­ ботки (в одной из точек рекогносцировочных профилей) в данной точке проводят повторные наблюдения комплексом методов ВЭЗ ВП и сейсморазведки с применением более сгущенной круговой установки ВЭЗ и полной круговой установки сейсмозондирования. Эти измерения являются контрольными, но их проводят также с целью получения более полной картины о геоэлектрическом

игеосейсмическом разрезах в точке заложения параметрической скважины. Одновременно изучается анизотропия электрических

исейсмических свойств разреза.

Измерения методом вызванной поляризации выполняют в режиме возбуждения, выбранном в процессе опытно-методиче­ ских работ, описанных выше. В отдельных случаях, когда пред­ ставляет интерес изучение параметров ВП на различных временах зарядки, либо когда этот вопрос оказался недостаточно изучен­ ным, измерения проводят при нескольких существенно отличных временах зарядки. Максимальные разносы А В должны составить пять — семь глубин скважин.

Сейсморазведочные измерения также выполняют в соответствии -с выбранной схемой. Отклонением от нее может явиться более густая расстановка сейсмоприемников и большая длина сейсми­

результатов с максимальной точностью и достоверностью. В связи с этим при выполнении ВЭЗ ВП целесообразно на каждом разносе питающих электродов АВ провести повторные измерения АС/Пр, / пр и спада потенциала ВП при двух различных силах тока заряда, изменяя при этом либо сопротивление заземлений АВ, либо напря­ жение генератора станции.

Непосредственно после выполнения параметрического ВЭЗ ВП следует сделать предварительные расчеты параметров ВП с целью контроля допущенных ошибок измерений и оперативного испра­ вления при недопустимой величине погрешностей.

К точности измерений предъявляются следующие требования. Ошибка измерений рк на каждом разносе не должна пре­ вышать 5%. При этом необходимо учитывать характер кривой рк. Следует отметить, что при изучении малых глубин и при доста­ точно частом шаге электродов АВ мы обычно не получаем плавных кривых рк, близких по форме к теоретическим. Кривые осложнены, как правило, отдельными довольно резкими изломами. Важной задачей в этом случае является выявление искажений кривых рк, вызванных не изменениями геоэлектрического разреза на глу­ бине, а поверхностными (плановыми) неоднородностями. С этой

125

целью следует провести тщательный визуальный осмотр участка и составить кроки вдоль линий разносов АВ, отметив при этом все неровности поверхности, смену растительности, состава почв, их засоления. При появлении резких изломов на кривой рк необ­ ходимо сместить электроды А В , либо изменить азимут установки. В итоге исполнитель обязан найти причину каждого изгиба пара­ метрической кривой рк.

Ошибка расчета параметра А не должна превышать 10%. Получение такой точности возможно лишь в случае, если ампли­ туда записи кривой спада потенциала ВП для времени 1 с будет не менее 150—180 мм и сползание компенсационного нуля за время записи не превысит 5% начального значения. Подобные амплитуды записи и постоянство нуля должны быть обязательными при выполнении параметрических измерений ВП.

Вторым направлением параметрических исследований являются измерения в скважинах и шурфах. Эти исследования проводят с целью получения истинных величин геофизических параметров, которые совместно с результатами количественной интерпретации измерений вблизи горных выработок должны составить основу схемы геофизической и геолого-гидрогеологи­ ческой интерпретации данных комплексных исследований.

Во всех параметрических скважинах необходимо провести полный комплекс перечисленных ранее каротажных исследований. Измерения в шурфах должны выполняться как электрическими, так и сейсмическими методами.

Электрические измерения проводят методом ВП с применением микроустановок A20M10N20B (питающие электроды — стальные, приемные — красная медь), располагаемых в стенке шурфа гори­ зонтально. Шаг перемещения установки по вертикали может меняться от 10 до 50 см в зависимости от однородности разреза шурфа (по литологии, по степени засоленности, по влажности).

Измерения можно выполнять при помощи полевой станции ВП, а в качестве источника поляризующего тока использовать батарею ГРМЦ-69.

Время зарядки <пр может быть принято таким же, как и при наземных измерениях. Однако более целесообразно проводить измерения при двух временах зарядки — £пр и 0,1 £пр. Сила пита­ ющего тока должна быть выбрана экспериментальным путем. Практика показывает, что в большинстве случаев 1т составляет

1 -1 0 мА.

При сейсмокаротажных исследованиях в шурфах сейсмоприем­ ники располагают в уступах стенки шурфа на расстоянии 10— 20 см друг от друга; упругие колебания возбуждают на поверх­ ности и на дне шурфа ударом кувалды.

Последним вопросом параметрических измерений является необходимость тарировки аппаратуры РВП на опорных профилях или участках.

В основном этот вопрос был рассмотрен ранее при описании

126

вочных работ РВП участках следует заложить неглубокие шурфы

и после завершения площадных работ на них должны быть повто­ рены записи диаграмм РВГ1 с повторным отбором проб грунта на влажность.

РАЗМЕЩЕНИЕ СЕТИ ТОЧЕК ГЕОФИЗИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ

Размещение сети точек геофизических исследований — один из важных и сложных вопросов рассматриваемой методики. Экономи­ ческая целесообразность применения геофизических исследований в конечном итоге может определяться именно этим фактором.

Существует ряд приемов и способов, позволяющих предвари­ тельно наметить густоту сети точек геофизических измерений. Большинство из них не может быть применено для наших ис­ следований, так как за основу принимается размер геологи­ ческого объекта. Отсутствие конкретного объекта поисков при съемочных работах не поз­ воляет использовать эти приемы для описываемых исследований.

В связи с этим при решении вопроса о густоте сети геофи­ зических точек необходимо ис­ ходить из условия коррелируемости получаемых результатов

как вдоль профилей, так и 1 — профиль X— I, 2 — профиль II— II между ними.

Степень корреляции по профилю оценивают путем расчета радиуса корреляции по различным параметрам. Исходной форму­ лой, определяющей корреляцию свойств по профилю, является формула (27) для нормированной автокорреляционной функции.

На рис. 32 приведены два графика автокорреляционной функ­ ции по профилям Саратовской области, выбранным произвольно и пересекающим территорию работ с севера на юг. Эти графики показывают степень коррелируемости свойств пород (в данном случае их глинистости) при изменении шага между точками наблю­ дения. С корреляционной кривой тренд не снимался, но это не должно существенным образом сказаться на определении радиуса корреляции, поскольку на интервале р ох нуля до 9 км корреля-

127

цпонная функция плавно стремится к нулю, приблизительно подчиняясь закону е~“% указывающему в первом приближении на отсутствие тренда.

В качестве граничного уровня коэффициента корреляции принят 0,3г (|л), что соответствует 95% вероятности корреляции.

Снижение коэффициента корреляции до 0,3 на кривой 1 дости­ гается при шаге р, ^ 2 км, на кривой 2 — при р 5 км. Эти зна­ чения р являются радиусами корреляции. В целом для площади исследования выбирается наименьший радиус корреляции, чтобы обеспечивалась корреляция свойств пород при любой их корре­ лируемое™. Следовательно, в конкретном случае выбирается радиус корреляции, соответствующий р = 2 км. Автокорреля­ ционные функции на рис. 32 можно аппроксимировать формулой

Свойства пород по профилю определяются как коррелирован­ ной, так и случайной связью. Дисперсия хаотической некорре­ лированной случайной изменчивости Dx вычисляется по формуле

где г — коэффициент автокорреляции для данного шага наблю­ дения.

Отсюда следует, что дисперсия, обусловленная простран­ ственно коррелируемой изменчивостью Dk, будет изменяться как

Из формулы (47) следует, что с увеличением шага по профилю, сопровождающимся согласно (45) уменьшением коэффициента автокорреляции, дисперсия хаотической неоднородности будет увеличиваться, приближаясь к общей дисперсии.

При большом шаге ц, когда г (ц) «=* 0, результаты наблюдений по профилю будут представлять последовательность независимых случайных величин (Dk ^ 0).

Выбирая шаг наблюдения большим радиуса корреляции (в на­ шем примере ц > 2 км), мы будем фиксировать случайную хаоти­ ческую изменчивость, а не закономерное изменение свойств пород по профилю, т. е. получим только статистическую характеристику свойств пород.

В связи с тем, что изменчивость свойств по разрезу в районе неодинакова на различной глубине и для различных геолого­ гидрогеологических показателей разреза, радиус корреляции рассчитывают раздельно для каждого из этих показателей. При этом исходным материалом для расчета могут явиться как каче­ ственные характеристики (абсциссы и ординаты кривых рк, А к,

128

^4,*), так и результаты количественной интерпретации геофизи­ ческих материалов.

Опыт исследований в различных районах засушливых областей Советского Союза позволяет обобщить полученные результаты по расчету радиуса корреляции и рекомендовать проведение расче­ тов по следующей схеме (табл. 26).

Т а б л и ц а 26

Схема расчета автокорреляционных функций

Результаты расчетов радиуса корреляции в соответствии

спредлагаемой схемой для наших работ, проведенных на Украине,

вКалмыкии, Киргизии и в Саратовском Заволжье, при­ ведены в табл. 27.

Результаты этих расчетов свидетельствуют о том, что радиусы корреляции для соответствующих показателей разреза, несмотря на существенное отличие геолого-гидрогеологических условий рассматриваемых районов, достаточно близки по величине; исклю­ чением является степень засоленности пород зоны аэрации и мине­ рализации грунтовых вод; это дает возможность в первом при­ ближении рекомендовать густоту сети точек геофизических наблюдений.

Различие радиусов корреляции по отдельным геолого-гидро­

геологическим показателям и общая закономерность увеличения