Способ возбуждения сейсмических сигналов в грунте

(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт взрывных методов геофизической разведки и Всесоюзный научно-ис"следовательский институт геофизических методов разведки(56) Сейсморазведка. Справочник геофизика. -М.: Недра, 1981,Шнеерсон М.Б.,Майоров В,В. Наземнаясейсморазведка с невзрывными источниками колебаний, -М.: Недра, 1980, с,33Авторское свидетельство СССР1303953, кл, О О Ч 1/147, 1984,абутдино ние относится к сей ше при проведении р источниками возбужд х колебаний, бретения - повышени разрешающей способ импульсы ой кним 3 ого сигнала, льсов прямох источнико й 2 или близ а 4 вибрацион ельность 5 импуморабот бре я импульсныямоугольно ведке на сскважиннымисейсмическЦель изфективност рмы, орм едо эформы, осуще л ьноиСпос следую ти вля ет образом,На месте установки рабочей плитыисточника производят внедрение в грунтна глубине 15-20 см датчика измерениянапряжений в вертикальном направлении,Затем опускают рабочую плиту на грунти создают не нее равномерно распредеаф ленную нагрузку с резким фронтом нарастания до максимума, например,сейсморазведки,На фиг,изображено изменение вовремени вертикальных напряжений вгрунте под плитой импульсного источника в процессе воздействий; нафиг. 2 - то же, при воздействии вибрационным источником,На чертеже обозначено: осциллогрма 1 изменения напряжений в грунте взрыГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(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 эф 4 фктивности и разрешающей 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 с 2 динамического предела упругости грунта на глубине, не превышающей 1/3- ./4 наименьшего поперечного размера локальной площади поверхности, на которую воздействуют нагрузки, 2 ил, 1ъю30 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 осцилЛографе изменения напряжений под плитой,а также регистрация возбуждаемых сейсмических колебаний на сейсмостанции,После воздействия измеряют уровеньостаточных деформаций грунта, а поосциллограммам оценивают амплитуду иФорму давления, В случае незначительных остаточных деформаций амплитудуимпульса увеличивают до оптимальнойвеличины эа счет соответствующей регулировки механизмов источника, Таким образом производится подготовка 20источника для производства сейсморазведочных работ,Из осициллограммы 1 изменения напряжения в грунте, характерной дляимп 9 йьсных источников типа ГСК, видно, что время нарастания напряженийдо максимальных значений значительноменьше, чем время спада (разгрузки)напряжений, Увеличение длительностинагрузки приводит к значительномувозрастанию необратимых деформаций(остаточных) в верхнем слое грунта,а следовательно, и непроизводительнымпотерям энергии, Как показывают проведенные экспериментальные исследования характеристик импульсных источников, уменьшение длительности импуль"са нагрузки позволяет повысить предельные динамические напряжения безсущественного увеличения остаточных 40деформаций, Таким образом, оптимальным представляется импульс нагрузкипрямоугольной формы 2 или максимально близкой к ней формы 3. Последнеесвязано с тем, что в реальных условиях воздействий импульсных источников трудно осуществить импульсы нагрузки идеальной прямоугольной форма, Как показано на фиг, 2, работавибрационных источников по синусоидальному закону 4 также не являетсяоптимальной с точки зрения проведенияиспытаний грунтов при динамическихнагрузках, Сейсмическая эффективностьвйбраторов повышается если нагрузка 55осуществляется периодическими импуль",сами 5, по Форме близкими к прямоугольной и значительно меньшей длительности, Это связано с тем, что в этом случае амплитуду импульса можно увеличит ь в не сколько р аэ без з аметныхпластических деформаций грунта,Оптимальные параметры импульса распределенной нагрузки ( амплитуда, длительность) и глубина пластической деформации (зона, где уровень напряжений превышает динамический пределупругости) определены на основаниипроведенных экспериментальных исследований по изучению импульсов давления, возбуждаемых как серийно выпускаемыми источниками, так и специальносозданными 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 точкизрения спектрального состава сейсмического сигнала дЛительность импульса давления, воздействующего на грунт,равна 1/2 периода возбуждаемых колебаний, С другой стороны, длительностьимпульса давления значительно влияетна величину динаиюческого пределаупругости грунта и развитие зоны пластических деформаций, Так, например,уменьшение длительности импульса давления под плитой источника тина ГСКс 0,025 до 0,012 и позволяет увеличитьамплитуду импульса соответственно,с 15-20 кг/см до 40-50 кг/см , Этоприводит к повышению амплитуды возбуждаемых колебаний, Оптимальное значение длительности импульса давлениясоставляет 1/4 периода возбуждаемыхсейсмических низкочастотных колебанийи 2/2 периода высокочастотных колебаний,3Величина ) амплитуды импульса давле-,ния, равная 1,2-2,0 динамического пре.дела упругости грунта, определенаопытным 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 плитойисточника показывают, что на такихглубинах от поверхности грунта распределение напряжений в грунте крайне не 1509765чравномерно как по горизонтальным направлениям, так и по глубине, Крометого, образование очагов пластическихдеформаций на этих глубинах (в верх- ,5них слоях грунта) не оказывает заметного, влияния на формирование сейсмического сигнала,Использование предлагаемого способа возбуждения сейсмического сигнала в грунте позволяет повысить уровень нагрузок на грунт (предельныхдинамических напряжений), а следовательно, сейсмическую эффективностьневзрывных источников колебаний. При 15этом за счет изменения длительностии формы импульса представляется возможность вести сейсморазведку в болеевысокочастотном диапазоне, а следовательно, повысить разрешающую способность сейсморазведки,Формула и з о б р е т енияСпособ возбуждения сейсмическихсигналов в грунте, включающий воздействие на локальную площадь поверхности грунта импульсами давления, амплитуду которых выбирают в соответствии с динамическими свойствами грунта, отличающий с я тем, что,с целью повышения эффективности и раэ.решакщей способности сейсморазведки,определяют динамический предел упругости грунта на глубинах не менее1/3 наименьшего поперечного размералокальной площади, на которую воздействует импульс давления, импульсы давления генерируют со временем нарастания и спада давления на переднем изаднем фронте, не превышающим 0,010,1 длительности импульса, при этомдлительность импульса равна 1/4 периода возбуждаемых продольных сейсмических низкочастотных волн 1/2 периода волн, а амплитуда импульса давления составляет 1,2-2,0 динамическогопредела упругости грунта на глубине,не превышающей 1/3-1/4 наименьшегопоперечного размера локальной площади поверхности, на которую воздействует импульс давления.1509765 тавитель А.елешред Л,Олийнык н Редактор НЯцола Корректор М,Васильева КНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина Закаэ 5803/40 Тираж 484.ВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЯПодписнообретениям и открытиям прРаушская наб., д, 4/5