Способ определения скоростей распространения поперечных волн в донных грунтах

(91 И б 9 4 С 01 Ч 1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К ных грунтах астотного и волн в неоднородных за счет осуществлен одолье скоростиас пред елпопер еч х в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзное морское научнопроизводственное объединение "Союзморинжгеология"(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙРАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН ВДОННЫХ ГРУНТАХ(57) Изобретение относится к облассейсмоакустических исследований иможет быть использовано при инженерно-геологических изысканиях дляопределения прочностных и деформационных свойств горных пород. 11 ельизобретения - повыщение точностиопределения скоростей поперечных временного разделения упругих волнразличных типов - отраженных, рефрагированных и поверхностных. Высокаяразрененность сейсмезаписей обеспечивается благодаря одновременномувозбуждению акустических импульсовразночастотными пространственноразнесенными источниками. В основуспособа положено определение в процессе сейсмических наблюдений распределения скоростей продольныхволн по выделенным на сейсмозаписяхвысокочастотным, рефрагирированными отраженным волнам, Для определенияскоростей поперечных фолн по фазовымскоростям нескольких гармоник низкочастотных поверхностных волн и по из в естному гр адиентуных волн определяютпо глубине скоростев осадках. 4 ил.Способ относится к области сейсмоакустических исследований донных грунтов на акваториях, и может быть использован для определения их проч 5 ностных и деформационных характеристик,Цель изобретения - повышение глубинности и разрешающей способности определения скоростей распростране ния поперечных волн в неоднородных грунтах за счет частотного и временного разделения регистрируемыхФ упругих волн.На Фиг.1 приведена схема исследо ваний донных грунтов; на Фиг.2 - регистрируемая сейсмограмма; нафиг.З - 4 - графики скоростей продольных и поперечных волн в донных грунтах, 20 Схема исследований включает высо"кочастотный импульсный излучатель 1,базу профилирования 2, содержащуюприемники 3, низкочастотный излучатель 4., Формирующий эа пределамиближней зоны 5 протяженностью дведлины 1 2 Я ) кваэипериодическую поверхностную волну с частотой, обусловленной Физическими свойствами осадков и спектром излучаемого импульса.Импульс запуска от устройства синхронизации б одновременно подается помагистрали 7 и кабелю 8 для возбуждения низкочастотного и высокочастотного излучателей. Сигналы, поступившие на приемники базы профилирования, передаются по кабелю 9 в регистрирующее многоканальное устройство 10, Излучатели 1 и 4 и приемники 3 расположены на границе вода -грунт или на расстоянии от нее неболее 0,1 Я. Низкочастотный излуча-.тель вынесен на расстояние не менее,а высокочастотный - не более 2 0,Приемники 3 на базе профилирования2 расположены с переменным шагом:малым в начальной ее части, обеспечивающим надежную Фазовую корреляциювысокочастотных отраженных 11 волн,прямой волны 12 и рефрагированных13 волн на малых временах и надежнойкорреляции низкочастотных поверхностных волн 14 на больших временах,и с большим шагом - на удаленном отизлучателя конце базы 2 профилирования для обеспечения необходимой глубинности исследования по рефрагированным 13 волнам,Частотное разделение упругих волк достигается путем использования разночастотных излучателей, а временное - эа счет их расположения относительно базы профилированияДанная система расположения изг чателей и приемников обеспечивает интервал времени между вступлениями отраженных и поверхностных волн, достаточный для изучения разрезапродольными волнами на глубину нескольких десятков метров (до 1,5 Л).Способ реализуется следующим образом,На Фиг.2 приведена сейсмограмма, зарегистрированная на базе профилирования, В начале записи выделяютотражение 11, прямые 12 и рефрагированные 13 волны, На больших временах регистрации четко прослеживаются несколько гармоник поверхностной вол ны 14 со скоростью 218, 275 и 318 м/с. По записям продольных отраженных и рефрагированных волн определяют распределения скоростей Чр продольных волн по глубине Е. С использованием узкополосной фильтрации определяют Фазовые скорости поверхностных волн Ч , которые при заданном отношении плотностей жидкости и грунта характеризуют изменение скорости поперечных волн Ч с глубинок 7Полученные распределения скорости Ч (Х) аппроксимируют одной из типовых Функциональных зависимостей скорости упругих волн от глубины, содержащей постоянные коэффициенты.Число фазовый скоростей поверхностных волн должно быть равно количеству неизвестных констант в найденном тине зависимостей Ч (",), которые определяют путем решения системы уравнений.На Фиг.3 показаны графики зависимостей Ч от частоты для двух гармоник поверхностных волн 15, 1 б, Точками на графиках показаны значения фазовых,скоростей; полученных по, сейсмограммам, подвергнутых узкополосной Фильтрации с центральными частотами 5, 10, 15 Гц. На Фиг.4 приведены график 17 пластовых скоростей Ч (Е), полученный по годографам отраженных волн, граФик Ч (Е) 18 по годографам рефрагированных волн график Ч(2) 19 поз 14483зависимости экспоненциального типа,аппроксимирующий распределениеЧГ 2) по глубине, и график 7(Е)20 по зависимости этого же типа,н5полученныи с использованием значенийфазовых скоростей Чс ло графику 3. Способ позволяет получить скорости продольных и поперечных волн в низкоскоростньж донных осадках, для оценки их прочностных и деформационных свойств, что может быть использованое при инженерно-геологических изысканиях и поисках и разведке полезных ископаемых. 10 Формула изобретения Способ определения скоростей рас О пространения поперечных волн в донных грунтах, заключающийся в перемещении излучателя и матрицы приемников в слое жидкости, покрывающей исследуемые осадки, возбуждении упругих 25 колебаний в массиве грунта, регистрации колебаний мноЖеством приемников, расположенных на различных удалениях от излучателя, фильтрации колебаний, измерении фазовых скоростейи длин поверхностных волн на разных частотах, о т л и ч а ю щ и йс я тем; что, с целью повьппенияглубинности и разрсаающей способности определения скоростей распро -странения поперечных волн в неодно-родных грунтах за счет частотногои временного разделения регистрируемых упругих волн, упругие колебанияв массиве грунта возбуждают одновременно высокочастотным излучателемволн давления в толще воды вынесенным на расстояние не более двух длинповерхностных волн и низкочастотнымимпульсным излучателем, расположенным на границе вода - грунт или нарасстоянии от нее не более 0,1 длины поверхностной волны, генерируемой низкочастотным излучателем вгрунте, низкочастотный излучательвыносят на расстояние не менее двухдлин поверхностных волн и принимаютколебания датчиками давления, расположенными на расстоянии от дна неболее 0,1 длины поверхностной волны.1448317 250 70 Юй 7 ЮО гооо гго тавитель В.Ищенк актор М рректор Г.Реиетник М.Дидык аказ 6845/52 Тираж 522 Подписное НИИПИ Государственного кояитета по изобретенияи и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 45 зводственно-полиграфич 750 800 74 дД 7 ЙЮ 0 ое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная