Способ возбуждения сейсмических сигналов в грунте

 

Изобретение относится к сейсморазведке на суше при проведении работ наземными и скважинными источниками возбуждения сейсмических колебаний. Цель изобретения - повышение эффективности и разрешающей способности сейсморазведки. У импульсов распределенной нагрузки время направления и спада давления на фронтах не превышает 0,1 длительности импульса. Длительность импульса находится в пределах, не превышающих 1/4...1/2 периода возбуждаемых сейсмических колебаний. Амплитуда импульса давления составляет 1,2...2,0 динамического предела упругости грунта на глубине, не превышающей 1/3...1/4 наименьшего поперечного размера локальной площади поверхности, на которую воздействуют нагрузки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д1 4 С 01 Ч 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4206100/24-25 (22) 11. 02. 87 (46) 23 09 89. Бюл, Ф 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт взрывных методов геофизической разведки и Всесоюзный научно-ис" следовательский институт геофизических методов разведки (72) M. С, Кашевич, Ю,И, Васильев, В,И. Мазуров, Л. В, Молотова, М. Н, Щербо, В. В, Майоров, Б, Г.Ваншельбойм и Р, A,Хабутдинов (53) 550,834 (088.8) (56) Сейсморазведка. Справочник геофизика. -M. Недра, 1981.

Шнеерсон М.Б.,Майоров В.В. Наземная сейсморазведка с невзрывными источниками колебаний, -M.: Недра, 1 980, с.33.

Авторское свидетельство СССР

Р 1303953, кл, G О1 Ч 1/147, 1984.

Изобретение относится к сейсмораэ" ведке на суше при проведении работ скважинными источниками возбуждения сейсмических колебаний, Цель изобретения — повышение эффективности разрешающей способности сей с мор аз в едки, На фиг, 1 изображено изменение во времени вертикальных напряжений в грунте под плитой импульсного источника в процессе воздействий; на фиг. 2 — то же, при воздействии вибрационным источником, На чертеже обозначено: осциллограф ма 1 изменения напряжений в грунте

„„SU„„1509765 А 1

2 (54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ

СИГНАПОВ В ГРУНТЕ (57) Изобретение относится к сейсморазведке на суше при проведении работ наземными и скважинными источниками возбуждения сейсмических колебаний, Цель изобретения — повышение эффктивности и разрешающей сейсморазведки, У импульсов распределенной нагрузки время направления и спада давления на фронтах не превьппает О,1 длительности импульса, Длительность импульса находится в пределах, не превышакщих 1/4-1/2 периода возбуждаемых сейсмических колебаний, Амплитуда импульса давления составляет 1,2-2,0 динамического предела упругости грунта на глубине, не превьппающей 1/3.1/4 наименьшего поперечного размера локальной площади поверхности, на которую воздействуют нагрузки, 2 ил, для импульсных источников, импульсы CO прямоугольной 2 или близкой к ним 3 4 формы, форма 4 вибрационного сигнала, © 1 последовательность 5 импульсов прямо- (,Д угольной формы, Способ осуществляется следующим образом, На месте установки. рабочей ппиты источника произ водят внедрение в грунт на глубине 15-20 см датчика измерения напряжений в вертикальном направлении, Затем опускают рабочую плиту на грунт и создают не нее равномерно распределенную нагрузку с резким фронтом нарастания до максимума, например, взры1509765

30 вом горючей смеси в камере, Производят выдержку в течение времени, равного необходимой длительности импульса, а затем резко снимают нагрузку, действующую на грунт, методом отрыва плиты от грунта или другим способом, Одновременно ведется запись на осцишйъграфе изменения напряжений под плитой, а также регистрация возбуждаемых сей- >0 смических колебаний на сейсмостанции, После воздействия измеряют уровень остаточных деформаций грунта, а по осциллограммам оценивают амплитуду и форму давления, В случае незначитель- 15 ных остаточных деформаций амплитуду импульса увеличивают до оптимальной величины эа счет соответствующей регулировки механизмов источника, Таким образом производится подготовка 20 источника для производства сейсморазв едочных р аб от, Из осициллограммы 1 изменения напряжения в грунте, характерной для имп Жьсных источников типа ГСК, видно, что время нарастания напряжений до максимальных значений значительно меньше, чем время спада (разгрузки) напряжений, Увеличение длительности нагрузки приводит к значительному возрастанию необратимых деформаций (о ст ат очных ) в верхнем слое грунт а, а следовательно, и непроизводительным потерям энергии, Как показывают проведенные экспериментальные исследова- 35 ния характеристик импульсных источников, уменьшение длительности импуль" са нагрузки позволяет повысить предельные динамические напряжения без существенного увеличения остаточных 40 деформаций, Таким образом, оптимальным представляется импульс нагрузки прямоугольной формы 2 или максимально близкой к ней формы 3. Последнее связано с тем, что в реальных усло- 45 виях воздействий импульсных источников трудно осуществить импульсы нагрузки идеальной прямоугольной форма, Как показано на фиг, 2, работа вибрационных источников по синусои- 0 дальному закону 4 также не является оптимальной с точки зрения проведения испытаний грунтов при динамических нагрузках, Сейсмическая эффективность вйбраторов повышается,, если нагрузка осуществляется периодическими импуль", . сами 5, по форме близкими к прямоугольной и значительно меньшей длительности, Это связано с тем, что в этой случае амплитуду импульса можно увеличитьь в не сколько раз без з аметных пластических деформаций грунта, Оптимальные параметры импульса распределенной нагрузки (амплитуда, длительность) и глубина пластической деформации (зона, где уровень напряжений превышает динамический предел упру го сти ) о предел ены на о снов ании проведенных экспериментальных исследований по изучению импульсов давления, возбуждаемых как серийно выпускаемыми источниками, так и специально созданными для этой цели экспериментальными образцами, Сейсморазведочные работы проводятся в широком частотном диапазоне воэ" буждаемых колебаний: 5 — 100 Гц и выше, Следовательно, период возбуждаемых сейсмических колебаний составляет соответственно — 0,01 с. С точки зрения спектрального состава сейсмического сигнала дЛительность импульса давления, воздействукнцего на грунт, равна 1/2 периода возбуждаемых колеб аний, С другой стороны, длительность импульса давления значительно влияет на величину дина мческого предела упругости грунта -и развитие зоны пластических деформаций, Так, например, уменьшение длительности импульса давления под плитой источника тина ГСК с 0,025 до 0,012 и позволяет увеличить амплитуду импульса соответственно, с 15-20 кг/см до 40-50 кг/см, Это приводит к повышению амплитуды возбуждаемых колебаний, Оптимальное значение длительности импульса давления составляет 1/4 периода возбуждаемых сейсмических низкочастотных колебаний и 2/2 периода высокочастотных колебаний, I

Величина амплитуды импульса давления, равная 1,2-2,0 динамического пре. дела упругости грунта, определена опытным путем, причем меньшее значение амплитуды характерно для импульсов большей длительности, Ограничение глубины, не превышаю-. щей 1/3- 1/4 от наименьшего поперечного размера локальной площади поверхности,.на которую воздействует нагрузка, обосновано следукщим, Опыты измерения импульсов давления под плитой источника показывают, что на таких глубинах от поверхности грунта распределение напряжений в грунте крайне не-.

1509765 ч равномерно как по горизонтальным направлениям, так и по глубине, Кроме того, образование очагов пластических деформаций на этих глубинах (в верх-, 5 них слоях грунта) не оказывает заметного .влияния на формирование сейсмического сигнала, Использование предлагаемого способа возбуждения сейсмического сигна- 10 ла в грунте позволяет повысить уровень нагрузок на грунт (предельных динамических напряжений), а следовательно, сейсмическую эффективность невзрывных источников колебаний. При 15 этом за счет изменения длительности и формы импульса представляется возможность вести сейсморазведку в более высокочастотном диапазоне, а следовательно, повысить разрешающую спо- 20 собность сейсморазведки, Формула из о бр ет ения

Способ воз буждения сей смических сигналов в грунте, включающий воздей- 25 ствие на локальную площадь поверхности грунта импульсами давления, амплитуду которых выбирают в соответствии с динамическими свойствами грунта, отличающий ся тем, что, с целью повышения эффективности и разрешакщей способности сейсморазведки, определяют динамический предел упругости грунта на глубинах не менее

1/3 наименьшего поперечного размера локальной площади, на которую воздействует импульс давления, импульсы давления генерируют со временем нарастания и спада давления на переднем и заднем фронте, не превышающим 0,010,1 длительности импульса, при этом длительность импульса равна 1/4 периода возбуждаемых продольных сейсмических низкочастотных волн 1/2 периода волн, а амплитуда импульса давления составляет 1,2-2,0 динамического предела упругости грунта на глубине, не превышающей 1/3-1/4 наименьшего поперечного размера локальной площади поверхности, на которую воздействует импульс давления.

1509765

Составитель А. @алешин

Техред Л.Олийнык

Редактор Н„Яцола г

Корректор M,Âàñèëüåâà

Заказ 5803/40 Тираж 484. . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат ."Патент", r . Ужгород, ул. Гагарина, 101