Устройство для горной разведки

им аВСЕСОЮЭИАНПАТЕИГ" О "яич"ццццбиблиотека МБА3ЯАВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ Класс 21 д. 30 ОПИСАНИЕ устройства для горной разведки.К авторскому свидетельству Л. М. Альпина, заявленному 7 августа 1934 года (спр, о перв.152198). О выдаче авторского свидетельства опубдикотано ЗО июня 1935 года.(БО) Изобретение относится к устройствам для горной разведки измерением сопротивления почвы между щупами. Для измерения этого сопротивления предлагается, согласно изобретению, применять две пары расположенных по одной прямой электродов. Каждая пара электродов соединена со своим источником тока. Щупы, соединенные с компенсатором, помещены между этими электродами.На чертеже фиг, 1 - 4 изображают схемы применяемого по этому изобретению устройства и расположение электродов.На местности отмечены семь точек АСЛОТОВ (фиг. 1), лежащих по одной прямой и расположенных симметрично относительно точки О; в этих точках устроены заземления. Симметричные пары АВ, Сй и ММ соединены изолированным проводом, В цепь АВ введен последовательно источник постоянного тока Я и реостат 1 с, в цепь С - источник Я и реостат 1 с, а в цепь ММ - компенсатор Е. Если в цепи АВ идет ток 1 и в цепи Сй ток 1=д 1 при расстояниях ОА ==И (фиг. 2) и ОС - рЫ и если при этом напрчженность электрического поля вточке О, определяемая по показаниям компенсатора, равна Е,то удельное сопротивление опреде ляется по известной формуле; В случае однородной среды показания компенсатора (Уд - 11 и 1), обработанные по этой формуле, должны дать одинаковую величину при различных отношениях р 2 к д и при различных значениях Ы (разносах электродов).1 ОСПри р= - д т. е. когда -- = --- )1 ОА 21 мы должны получить напряжение поля, равное нулю и р неопределенное,В однородной среде с удельным сопротивлением р потенциал точечного электрода (заземления) в точке на расстоянии х от него .выражается рор- мулой где 1 - сила вводимого в землю тока,Р 1Напряжение поля Е = -- . Если4 тх-электрод находится на границе междуизолирующим и полупроводящим полч.Эта формула выводится из выражения для напряжения поля(или точнее р = и Е=рУ2 с г 2- ггде г = 1 хй ) 0). АВВ нашем случае х = - = И, причем2поле удваиваетсч благодаря действиюдвух разноименных источников с обеихр 1сторон А и В, Поэтому Е,= - - .У рЗдесь Е - вектор, отвечающий току 1в цепи АВ.Если еще прибавить вектор Е =рР суотвечающий электродам Ст 3 й дйи О, то получим Е=Е, +Е=- . (, -г, ,/= , (/ + - , - )откуда кажущееся удельное сопротивление, т. е. удельное сопротивление,определяемое по напряжению поля приданной (условной) установке, без учетанеоднородности средыр = - /РЕсли полупространство заполненооднородной средой, то величина р совпадает с ее действительным удельнымсопротивлением,В обычной электроразведочной практике принято называть кажущимсяудельным сопротивлением условнуювеличину, аналогичную р, которую мыобозначим через р, Эта величина определяется из наблюдений величин Е и 1в условно принятом раз навсегда полеэлектродов Л и В, т. е. при помощисхемы АМТВ, совпадающей с предлагаемой схемой АСМОВ, но без цепи С 0.ЕПри этом р = - -УвВышеприведенное определение кажущегося удельного сопротивления полу.чается в результате распространенияэтого термина на условную велиЕчину К, отвечающую любой установке1Еи удовлетворяющую условию - К = р1в однородной среде. В неоднороднойсреде величина р не совпадает с р,(вообще говоря) и обе эти величиныв физическом смысле являются условными, фиктивными, В случае -= - с 7в однородной среде имеем Е= О иОо = - -, т. е. из опыта в этом слуй О /чае рне определяется.Предлагаемая для оперирования третья,г/,уэтом дает нуль; она принимает вместес Е значения, отличные от нуля, толькопри наличии неоднородностей в исследуемом пространстве.Практический интерес, представляемый величиной р, резко выступаетв условиях горизонтального напластования пород,Как известно (см. напр., В. Р. Бур сиан, Теория электромагнитных по, лей, применяемых в электроразведке.Г, Т. Т, И. 1933), для случая горизон тальной поверхности раздела на глу; бине между средами с удельными со; противлениями р, и рйПодставляя зто выражение в формулу для О, получим: ф=+ ООили, вводя 1 д о = Р 1 Д сУ - Р 1 Я (ра). Если правильная дробь р - . -1, то 1 Ор 1=1 др+1 дЫ= 1 дИ - Ь(1 дИ) до доРь = Р 1 Кс 4 Р 1 Я - Й= " Ьс= -" -1 ррд(1 дф д(1 д Ы) или 1 др о (1 дИ) Такова математическая интерпретация Практически это значит, что там, где обычная в электроразведочной практике кривая зондирования р, =- (а 1 дает максимумы, минимумы или горизонтальные участки, мы получим р =О.Эти точки будут отвечать исследованию однородной толщи пород,Там, где кривая р=9 1 г) дает пе регибы, величина р принимает экстремальные значения: максимумы, отве. чающие поверхностям раздела с переходом от меньших удельных сопротивлений к большим, и минимумы, отвечающие обратным переходам. Если изучить экспериментальные кривые 1 дР =Р(1 д 4), полученные в результате наблюдений по предлагаемому способу, то на этих кривых каждому пласту, действительно, отвечает одна точка 1 дР = - ж или глубокий минимум, и каждому горизонтальному контакту - .один максимум с направлением Л У; совпавеличины Р,дающим или сили с , смотря по тому, каково изменение сопротивления пород с глубиной (увеличение или уменьшение). В первом случае максимум условно называется положительным, а во втором случае отрицательным.Следует отметить, что в случае неточной подготовки р" = - д можно пользоваться приближенными поправочными формулами.В случае неоднородной среды распре. деление поля изменится и при этом же соотношении между р и д мы можем получить некоторое значение Е и фиксировать величину Эта величина будет зависеть от разноса электродов АВ и Сй и от характера неоднородности среды. Если, например, породы под дневной поверх991 ь4 рда ) где ностью на глубине Ь разделены горизонтальной или полого падающей по=+ СО р+ ю р 2 л - сооЕсли менять значение , то из данных полевых наблюдений сможем построить экспериментальную кривую зависимости г = (Ы), которая при сраь ( И внении с кривыми =э- , построенными для разных значений д по приведенной формуле, даст возможность определить глубину Ь поверхности раздела и удельное сопротивление по-. род, находящихся под нейВ некоторых случаях будет удобно варьировать работу по предлагаемому способу следующим образом:а) удалять некоторые из электродов (В, 0 и И) в бесконечность (на большое расстояние);б) перемещать всю установку по направлению линии А С М М В 0 или перпендикулярно к этому направлению;в) производить при данном р несколько измерений при различных положительных и отрицательных значеРаниях ч. Кривая =Р, имеющая вЬлогарифмическом масштабе форму замкнутой петли с четырьмя бесконечно удаленными точками, может быть полезна при интерпретации;г) помещать М и М вне электродов Сб, или даже вне АВ; соединять вместе электроды В и 0 или С и 1) и т, д.;д) ввести добавочные цепи, такие же как цепь С.Следует отметить, что в некоторых случаях вместо удаления какого-либо электрода в бесконечность, можно его поместить на конечном расстоянии, располагая его так, чтобы он не создавал разности потенциалов между точками М и М, чего, например, легко доверхностью раздела, под которой электропроводность среды равна рто: Ю+4 йфЮ У рВ+4 РУ стигнуть, поместив его в точку, делящую отрезок МУ пополам, Однако, благодаря близости очень сильного поля точечного электрода В к точкам МЛ, незначительности неоднородности дневной поверхности при малейшей неточности в расположении измерительных электродов приведут к сильным искажениям результатов наблюдения, Поэтому вспомогательный электрод лучше всего расположить на значительном расстоянии, симметрично относительно М иКроме того, имеет смысл его заменить двумя электродами (ВВ 2 вместо В), расположенными симметрично относительно линии МУ (фиг, 2).Если МЛ"=2 Ь т мало сравнительно с расстоянием 2 И между питающими парами электродов, то вблизи точки 0ЪЕ=, где Ь У есть разность потенЬхциалов между точками М и Ж, измеряемая при помощи очень простой компенсационной схемы, известной в лабораторной практике (фиг. 4), на которой д - нульцейгер, а и б - ползунковые контакты, а с - градуированный реостатпотенциометрЗатруднения, возникающие благодаря поляризационным явлениям, требуют применения отдельной схемы К, компенсирующей разность потенциалов в точках М идо включения тока питающей цепи, Однако, непостоянство поляризованных явлений во времени требует одновременного замыкания разрыва й в цепи потенциометра и разрыва е в цепи питающего тока. В дан. ном случае наличие трех отдельных цепей (двух питающих и одной измерительной) требует применения тройного синхронного включателя.Следует,. однако, заметить, что предЯЬположения -О и (р - 1).+О совсемАВне обязательны и практически, вполне естественно, не должны быть ссблю.7с впй р Йю сг Экслерт и релактор А. лезиев дены. Тем не менее ничто принципиально не меняется. Это приводит лишь к некоторому усложнению форМХ 1 мул. При не очень больших ( - иАВ 101 не очень большой разности (р - 1) ( -5 обработка результатов наблюдений может быть произведена по простым пре. дельным формулам, причем погрешности лежат за пределами точности измерения.Можно объединить источники питания и в точках разветвления включать распределительные реостаты с нульцейгерами о или же пользоваться диференциальным индикатором тока (гальванометр с двойной обмоткой - см. фиг. 3. Предмет изобретения. Устройство для горной разведки определением сопротивления почвы между заземлениями, отличающееся применением расположенных по одной прямой линии двух пар АВ и Сй электродов- щупов, соединенных каждая пара со своим источником постоянного тока, между каковыми электродами помещены , щупы М и .Ж, соединенные с компен-сатором .Е Тца, Промполиграфф. Твмбовсква, 12, Заа. 3762