Область применения и характер решаемых задач сейсмической разведки

и георадиолокационного зондирования при проведении

 инженерно-геологических изысканий

При проведении инженерно-геологических изысканий в условиях городской среды перед строительными и проектными организациями возникают вопросы по детализации строения верхней части разреза, необходимость непрерывного прослеживания изменения свойств и физического состояния четвертичных отложений, уточнения положения выведенных из эксплуатации и действующих коммуникаций (тоннелей метрополитена, дождевой канализации, кабельных коллекторов и др.). Из комплекса геофизических методов, которые можно применить в условиях города, часто применяется георадиолокация, сейсморазведка и в отдельных случаях, электроразведка.

Георадиолокационное зондирование является практически безальтернативным методом по скорости обработки данных и оперативности выявления различного рода коммуникаций, как действующих, так и выведенных из эксплуатации, например, водопроводы, канализационные и дождевые коллекторы, засыпанные подвалы зданий и другие объекты. В том числе благодаря этому георадиолокационное зондирование часто применяют для решения археологических задач. Результаты проведённых работ представляются в виде волновых картин (с цветовой палитрой либо в чёрно-белом варианте – по требованию заказчика) с временной развёрткой (шкала слева, наносекунды), и шкалой глубин (шкала справа).

Рис.1. Кровля засыпанного подвала – выявляется по оси синфазности оранжевого цвета (участок оконтурен синим эллипсом, глубина 4.5 – 5.0 м)

1

Рис.2. Кровля выведенного из эксплуатации канализационного коллектора – также картируется по оси синфазности оранжевого цвета (участок оконтурен жёлтым эллипсом, глубина 5.0 – 5.5 м).

2

Также благодаря оперативности получения данных и применения характерного для данного участка инженерно-геологического районирования графа обработки, георадиолокационное зондирование используется для уточнения верхней части разреза на небольших глубинах, обычно речь идёт о глубинах 5 – 10 метров.

Рис.3.  Волновая картина, отражающая строение верхней части разреза до глубины 10 м. По характеру осей синфазности отчётливо картируются заболоченные грунты, постилающий их водоупор в виде суглинков, и сменяющие из вниз по разрезу отложения песков (отложении разделены синей прерывистой линией).

3

В случае значительных глубин (20 – 50 м), либо необходимости выявления техногенных либо природных объектов значительных размеров наиболее информативным методом является сейсмическая разведка методом многократных перекрытий (метод отражённых волн в модификации общей глубинной точки).

 

Рис.4.  Пример картирования кровли верхнекаменноугольных отложений по результатам сейсмической разведки методом МОВ ОГТ.

4

Детализация верхней части разреза, выявление локальных объектов приурочена преимущественно к четвертичным отложениям, представленными в значительной мере рыхлыми породами (насыпные грунты, аллювиальные пески речных долин, пески флювиогляциальных отложений, супеси юрских отложений), отличающихся высоким затуханием упругих колебаний. Поглощающая среда рассматривается как линейный преобразователь, обладающий свойством фильтра низких частот. Фильтр является минимально-фазовым, поскольку создаёт на всех частотах минимальные задержки гармонических колебаний, возможные для физически реализуемых линейных преобразователей. У минимально-фазового фильтра амплитудная и фазовая частотная характеристики функционально связаны. Отсюда следует, что в рассматриваемой среде существует частотная дисперсия фазовой скорости – зависимость скорости распространения гармонических колебаний от их частоты. Частотная дисперсия скорости может иметь как нормальный, так и аномальный характер. При нормальной дисперсии скорость возрастает с уменьшением частоты колебаний. При аномальной дисперсии скорость возрастает с увеличением частоты колебаний. При рассмотрении формы импульса отражённой волны в целом можно выделить увеличение центральной частоты спектра, по крайней мере до глубин 15.0 – 20.0 м. При анализе форм импульса на больших глубинах картина осложняется из-за интерференции и появлении большого количества обменных  волн.

При сейсмическом профилировании данным методом с кратностью 6 – 12 уверенно выделяются объекты техногенного происхождения. Локальные объекты в волновом сейсмическом поле  проявляются в виде нарушения осей синфазности, приуроченных к четвертичным отложениям субгоризонтального залегания. Подобные объекты обычно выявляются на глубинах 4.5 – 6.0 м, иногда 8.0 – 12.0 м от дневной поверхности. Косвенным признаком наличия локального техногенного объекта является смещение центральной частоты спектра.

Например, в волновом сейсмическом поле хорошо отмечается коллектор дождевой канализации на глубинах 6.0 – 6.5 м. Объект отмечается на 24.0 – 30.0 м по длине сейсмического профиля (см. рис.5), центральная частота спектра на данном участке профиля на глубинах около 2.5 – 4.0 м составляет 156.3 Гц. На глубинах, соответствующих кровле коллектора, значение центральной частоты спектра достигает 253.9 Гц.

Рис.5. Смещение центральной частоты спектра с 156.3 Гц до 253.9 Гц.

5 5-1

Аналогично, в волновом сейсмическом поле наблюдается экскалатор метрополитена на глубинах 9.0 – 10.0 м. Объект отмечается на 18.0 – 38.0 м по длине сейсмического профиля (см. рис.6), центральная частота спектра на данном участке профиля на глубинах около 2.5 – 3.5 м составляет 195.3 Гц. На глубинах, соответствующих кровле экскалатора, значение центральной частоты спектра достигает 224.6 Гц.

 

Рис.6. Смещение центральной частоты спектра с 195.3 Гц до 224.6 Гц.

6  6-1

Пример обнаружения в волновом сейсмическом поле выведенных из эксплуатации городских коммуникаций отмечается на рисунке 7.  На полученном глубинном разрезе  на глубинах 6.5 – 7.5 м к гиперболе отражённой волны приурочен городской канализационный коллектор на 32.0 – 43.0 м по длине сейсмического профиля (см. рис.7), центральная частота спектра на данном участке профиля на глубинах около 2.0 – 4.0 м составляет 166.0 Гц. На глубинах, соответствующих кровле коллектора, значение центральной частоты спектра достигает 214.8 Гц.

 

Рис.7. Смещение центральной частоты спектра с 166.0 Гц до 214.8 Гц.

7  7-1

Аналогичную картину даёт рассмотрение скоростей поперечных отражённых волн. До глубин ориентировочно 10.0 – 15.0 м значения скоростей составляют 200 – 230 м/с, далее по глубинному разрезу до глубин примерно 25.0 – 30.0 м значения возрастают до 260 – 320 м/с. Конечно, необходимо отметить интегральные значения полученных скоростей, осложняющий характер полученной интерференционной картины. В целом можно отметить, что при выявлении локальных техногенных объектов наблюдается аномальная дисперсия сигналов, скорость увеличивается с увеличением частоты колебаний, особенно рельефно данный процесс проявляется в местах отражения волн от кровли объектов.

Для детализации верхней части разреза граф обработки выбирается в зависимости от предполагаемого геологического строения площади проведения геофизических исследований (инженерно-геологического районирования), геоморфологических свойств, наличия вблизи исследуемого участка источников техногенных помех.

Общая схема обработки сейсмических данных — полученная информация (формат файлов SEG-Y) обрабатывается в программе обработки «RadExPro» (возможны другие пакеты обработки данных). Для получения глубинного сейсмического разреза и последующей интерпретации, применялиются  следующие операции: расчет геометрии и занесения ее в заголовки сейсмических трасс, коррекция и нормировка амплитуд, полосовая и F-K фильтрация, расчет и введение нормальных кинематических поправок, расчет и интерпретация вертикальных спектров скоростей. В результате обработки сейсмических трасс строим временной разрез, который затем переведодится, с учетом полученного ранее скоростного анализа, к глубинному сейсмическому разрезу.

Во всех указанных случаях применения сейсмической разведки и георадиолокационного зондирования, выбор применяемого метода зависит от пространственного распределения изучаемых объектов (глубинности, площадного распространения и т.д.), и от решаемой геологической задачи  (поиск локальных объектов, детализация верхней части разреза, поиск водоносных горизонтов и др.) с учётом технического задания заказчика. В ряде случаев возможно совмещение наземных геофизических методов и их комплексирование со скважинными исследованиями.

Задать интересующие Вас вопросы , узнать стоимость и сроки проведения инженерных изысканий можно по телефону: 8 (916) 684-09-09.

Обратная связь



Ваше сообщение

×