Способ определения плотности пород дна водоемов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик957060(51) М. Кл. б 01 м 9/24 Гоеударстееииый комитет СССР Опубликовано 07.09.82. Бюллетень ЗЗДата опубликования описания 17.09.82по делам иэобретений и открытий(71) Заявит ОСТИ ПОРОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ П ДНА ВОДОЕМ(54) СП Изобретение отно ким и сейсмическим осадков на акваториИзвестен лабора ления плотности по тического взвешива мощью денситометр сов 1. сится к геоакустичесисследованиям донных х (моряХ, реках и т. д орный способ опредеод методом гидростаия, например, с поили технических веодим отбор экой произ- нению физиравнению с и вызывает ти, которые ых водо- и Для осуществления необхобразцов пород, что помимо ниводительности приводит к измеческого состояния пород по сих естественным залеганиемошибки в измерении плотносувеличиваются для многофазнводо-газонасыщенных пород.Известен также способ измерения плотности, основанный на применении акустических колебаний и заключающийся в замерах скоростей распространения упругой волны в трех различных направлениях с последующим определением плотности 2 .Основным недостатком указанного способа является невозможность получения информации о физических свойствах пород дна, находящихся в условиях их естественного залегания, во-первых, потому, что способ является лабораторным, а значит требует отбора образцов пород, и, во-вторых, способ требует механического контакта с объектом измерения, что не позволяет осуществлять определение плотности пород на профиле в процессе движения судна.Наиболее близким техническим решением является способ определения плотности осадков дна в условиях их естественного залегания, основанный на измерении кинематических характеристик волн, отраженных от дна и подошвы под различными углами путем сейсмического профилирования, а также коэффициента отражения вОлн при их нормальном падении на дно водоема, по которым определяют плотность осадков 3.К недостаткам этого способа относятся необходимость знания величины скорости распространения упругих волн в верхнем слое осадков, а при наличии этих данных определение плотности по коэффициенту отражения никогда не представляло сложности. Величина скорости в этом способе определяется обычными сейсмическими способами, используя отражение сигнала от подошвы верхнего слоя несколькими угла 957060по- во- ль- дно- лов Рочке, лежащей вблизи точки излучения,измерением времени распространения траженной волны по нормали к дну 21,коэффициента отражения К, по амплиудам первых вступлений отраженного сигала.Принимают колебания с помощью прим 3, распространяющиеся и отражающи од некоторым углом к поверхности 50 3ми к отражающей поверхности, т. е, рассматривается волна, прошедшая дваждычерез весь верхний слой осадков. Наибольшую сложность в этом способе представляет выделение на фоне помех вступления второй волны, отраженной от подошвы верхнего 5слоя (при вычислении скорости), тем более,что верхний слой осадков может оказатьсяслоистым или градиентным. Возможны вари.анты, когда в пределах глубинности методаграница от подошвы первого слоя вообще неница от подошвы первого слоя вообще нерегистрируется Скорость, полученная поданным сейсморазведки, характеризует весьпервый слой, а отражение от дна, по которому вычисляют плотности - самую верх.нюю часть этого слоя, и чем глубже будет 15расположена подошва первого слоя, поотражению от которой вычисляется скорость, тем больше будет ошибка в определении величины плотности,Цель изобретения - определение плот 20ности придонных пород в условиях их естественного залегания.Цель достигается тем, что согласно ссобу определения плотности пород днадоемов, основанному на излучении импуных акустических сигналов в водоем, о 25временном приеме отраженных сигнав двух отстоящих по горизонтали точках иопределении свойств пород дна по характеристикам отраженных сигналов, определяют моменты первых вступлений отраженных сигналов и их амплитуды в первых вступ- З 0лениях, по которым судят о плотности пород,На чертеже показаны элементы для реализации предложенного способа.Они включают излучатель 1 для возбуждения упругих колебаний, приемник 2, расположенный в непосредственной близостиот излучателя, и приемник 3, удаленный отизлучателяна некоторое расстояние,Все эти элементы располагаются в воде,имеющей плотность весьма близкую 1, имогут буксироваться судном. 40Для осуществления предложенного способа производят следующие операции.Изучают в воде импульс упругих колебаний, например, с помощью излучателя 1,причем эти колебания распространяютсякак по нормали к поверхности дна, так ив других направлениях.Принимают колебания с помощью приемника 2; распространяющиеся и отражающиеся по нормали к пове хности дна в4дна, отличающимся от нормального падения, в точке, отстоящей на некотором расстоянии от точки приема, с измерением времени распространения отраженной волны по этому пути 12 и коэффициента отражения К, также по амплитудам первых вступлений сигнала. Измеряют время распространения прямой волны 1 от излучателя 1 до второго приемника 3. Определяют угол падения упругой волны на границу раздела вода-дно 0 по формулесея 8 =+Ь: Ь.41 гОпределяют плотность пород дна водоема по формуле Р М яппиР 21 где- плотность воды.Время распространения импульса между излучателем 1 и приемником 3 может быть измерено или вычислено по известному расстоянию между ними и определенной, например, по таблицам скорости распространения упругих волн в воде.Реально достигнутые в натурных условиях погрешности измерения величины плотности не превышают 10/о, что достаточно для инженерно-геологических и некоторых прикладных задач, а с применением специальных методических приемов и статистических методов обработки погрешность может быть снижена. о способа определять нных осад- залегания Преимуще состоит в том плотность сам ков в условия независимо оттво предлагаемогчто он позволяетой верхней части дох их естественногосвойств подошвы. Формула изобретения Источннятые во вКабрановапород, Мвторское с391, кл. бкустика моХэмптонарототип). и инфо имание ции,экспертизеские свойства1962, с. 116.СССР77,в, Под1977 В. Н. Физиче Недра; видетельство 01 Ч 1/00, 19 рских осадкоредак 299 -цией Л 313 (п Способ определения плотности пород дна водоемов, основанный на излучении импульсных акустических сигналов в водоем, одновременном приеме отраженных сигналов в двух отстоящих по горизонтали точках и определении свойств пород дна по характеристикам отраженных сигналов, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью определения плотности придонных пород в условиях их естественного залегания, определяют моменты первых вступлений отраженных сигналов и их амплитуды в первых вступлениях, по которым судят о плотности пород.Составитель В. Крутии Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4