|
РЕЗОНАНСНО–АКУСТИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ (РАП). КАРТИРОВАНИЕ ТАЛИКОВЫХ ЗОН В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА
Принципиальное отличие резонансно–акустического профилирования (РАП) от традиционной сейсмоакустики (наиболее близкого к РАПу метода геофизики) состоит в том, что основным источником информации в РАП являются собственные (резонансные) колебательные процессы среды, возникающие при ударном воздействии на исследуемый массив. В традиционной сейсморазведке собственные колебания рассматриваются как паразитная составляющая, наложенная на отраженный сейсмосигнал.
В основе интерпретации РАП лежит изучение спектрального состава отклика исследуемого массива на ударное воздействие. При этом регистрируемый сигнал рассматривается как совокупность собственных колебаний, свойственных возбуждаемому ударом массиву, а не как совокупность эхо–сигналов. При этом спектр сигнала содержит информацию о параметрах изучаемого объекта.
Согласно спектрально–акустическим представлениям, при ударном воздействии на слоистый объект, реакцией на воздействие будет совокупность (спектр) гармонических затухающих колебательных процессов. Каждой составляющей спектра соответствует породный слой (или сумма слоев) определенной мощности, т.е. возбуждаемый объект является колебательной системой, характеризующейся собственной частотой колебаний. Частота каждой из составляющих спектра находится в обратной зависимости от мощности соответствующего слоя. Возникающие при ударном воздействии упругие колебания, в виде затухающих гармонических процессов, формируются поперечными волнами, при этом четкость проявления границ между слоями–резонаторами определяется возможностью взаимного «проскальзывания» соседних слоев при наличии в исследуемом массиве сдвигового упругого процесса, т.е. степенью «ослабленности» контакта между слоями.
НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АППАРАТУРЫ.
Аппаратура РАП–3 используется для проведения работ по резонансно–акустическому профилированию. С помощью этой аппаратуры могут решаться следующие задачи: геофизические, инженерно–геологические, гидро–геологические, археологические, поиски и трассировка подземных коммуникаций, иссле-дование стен и фундаментов зданий и т.п.).
Методика РАП заключается в регистрации резонансного акустического сигна-ла от поверхностей механического ослабленного контакта (ОМК) в широком спектральном диапазоне с последующей записью и интерпретацией его частотных характеристик. Возбуждение сигнала происходит путем ударного воздействия молотком на точке регистрации. Благодаря эффекту резонанса, сила отклика (принимаемый сигнал) от объекта с ОМК, как правило, существенно превышает силу первоначального воздействия. За счет этого достигается значительная глубина зондирования (до
600 м
). Применяемый в аппаратуре РАП–3 датчик акустических колебаний разработан и сконструирован таким образом, что амплитудно–частотные и спектральные характеристики электрического сигнала, снимаемого с него, полностью идентичны акустическому сигналу в точке контакта датчика акустических колебаний с исследуемым объектом.
ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА РАП ПРИ РЕШЕНИИ НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧ
КАРТИРОВАНИЕ ТАЛИКОВЫХ ЗОН В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
В районах развития многолетней мерзлоты метод РАП может успешно применяться для выделения и прослеживания границ мерзлых пород с различной льдистостью или для выявления и оконтуривания таликов. Ниже рассматрива-
ется пример таких исследований, выполненных под аварийным зданием в Норильске.
Как видно из рис. 43, на геомеханическом разрезе достаточно отчётливо видна слоистая структура изучаемого участка. Серо–зеленые оттенки отражают слои мерзлых песчано–глинистых и песчано–галечных грунтов. Контакты слоев с различными геомеханическими свойствами (галечники, пески и суглинки с различной льдистостью) выделяются высокими амплитудами, которые соответствуют границам смены цвета. Таликовая зона на геомеханическом разрезе должна выделятся нарушением слоистости рыхлых пород с различной льдистостью. В цветовой гамме рисунка зона выделяется в синих оттенках, чтосоответствует отрицательным значениям амплитуд спектра акустических волн характерного для разуплотненных пород. В оранжево–красных оттенках выделены границы водоупоров.
Рис. 43 Результат работы методом РАП по выделению зон таликовых зон под аварийным домом
г. Норильск.
|
