Способ определения влажности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 180 62 АЗ 5 6 01 й 27/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(73) Комплексная гидрогеологическая экспедиция Всесоюзного научно-исследовательского института гидрогеологии иинженерной геологии(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ(57) Использование; аналитическое приборостроение. Сущность изобретения: способ Изобретение относится к геофизическим метбдам разведки земных недр, в частности к электроразведке постоянным током.Целью изобретения - повышение точности, достоверности и портативности наземного способа определения влажности горных пород и местоположения влагонасыщенных пород в зоне аэрации.Цель достигается тем, что по предлагаемому способу включающему измерения электрического сопротивления и поляризуемости горной породы и определения влажоснован на проведении вертикальных электрических зондирований методом у опорных выработок, в которых отбирают для лабораторных исследований монолиты горных пород, Зондирование в поле на местности и лабораторные измерения проводят потрем направлениям. При этом определяют поляризуемость и удельное электрическое сопротивление горной породы при поэтап-. ном искусственном изменении влажности монолитов. По данным исследований определяют углы направлений больших осей эллипсов электрической анизотропии и анизотропии поляризуемости, а также их разность и ее зависимость от искусственного изменения обьемной влажности монолитов, По этим значениям определяют положение в разрезе зоны влагонасыщенных пород и с помощью графической обработки данных исследований - влажностьгорных пород в этой части разреза, 6 ил.Ф Од ности с учетом корреляционной связи изме-: О ренных величин с естественной влажностью, определенной весовым способом, . предварительно для каждого типа горной породы при искусственном изменении ее влажности проводят трехазимутальные из- (фЭ мерения ее электрйческого сопротивления и поляризуемости и находят корреляционную связь угла между тензорами электрического сопротивления и поляримзуемости с влажностью, а при определении влажности горной породы в разрезе зоны зэрации в местах наблюдений также проводят трехазимутал ьн ые измерения. оп редел я ют типгорной породы и угол между тензорамиэлектрического сопротивления и поляризуемости, по которому с учетом найденнойранее корреляционной связи судят о влажности.Изобретение относится к электроразведке постоянным током и предназначенодля изучения динамики влажности горныхпород в зоне аэрации и для прямых поисковпервого от поверхности водоносного горизонта - грунтовых вод при гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях,На фиг.1 показана метрологическая кассета 0=120 мм, сделанная из оргстекла, всборе, где приемные неполяризующие электроды 1 (их двенадцать штук) попарно расположены через 60 по образующейповерхности цилиндра корпуса кассеты 2, вкоторую снизу и сверху последовательновставляются фильтрационные фланцы 3, инфильтрационные камеры 4 со штуцерами 5для напуска влаги, токовыми электродами би двумя парами электродов 7 для индикацииначала инфильтрации влаги из нижней инфильтрационной камеры в образец и концаего полного влагонасыщения, Все это крепится между собой в единую метрологическую кассету 0=120 мм верхней и нижнейобоймами крепления 8,На фиг,2 показана схема определенияугла у направления большой оси 9, эллипса10 электрической анизотропии или анизотропии поляризуемости, однополюснойтрехлучевой установкой с одной питающейлинии "АВ" 11 относительно (полюса) А инаправления а 1, тремя косами приемныхэлектродов 12, где другой питающий электрод В отнесен на расстояние Е=АВ58=5АМ.На фиг,3 показана номограмма графикав=Г(О/%) 13, зависимости изменения угловой связи а происходящего в образце супеси от искусственного изменения ееобъемной влажности Ю%, где знаком (+) 4нанесены результаты полевых наблюдений,полярными электрическими зондированиями, влажности этой супеси на местности вусловиях ее естественного залегания.На фиг.4 показаны результаты полярных электрических зондирований по тремнаправлениям у скважины М 18, представленные в виде кривых Ак, кривых Р 16 исоответствующих им обработанных кривых ур17 и уу 18 у геолого-литологического разрезаскважины 19. где а,1, а аз, а,4, а,5 иап 6 - полученные в результате обработки,есть главные направления больших осей эллипсов электрической анизотропии соответствующих слоев разреза п 1,п 2,пз,п 4,п 5.пз,На фиг,5 показана схема попарной графической интерпретации вычисленных кри 5 вых р, по направлениям р(=1,2,) путемполучения их точки пересечения, где кривыер 20 и 21, вычисленные по направленияма 1=144 и а 2=18, дают пересечение в точкеН 1=0,5 м; кривыер 21 и 22, вычисленные понаправлениям а 2=18 и ад=150, дают пересечение в точке Н 2=.0,85 м; кривые ри23 вычисленные по направлениям аз=150,и а= 68, дают пересечение в точке Нз=1,35м; кривые ри 24 вычисленные по направлениям а 4=68 и аь=106, дают пересечение в точке На=1,88 м; кривые р 24 и 24вычисленные по направлениям а 5=106 иаз=20, дают пересечение в точке Н 5=2,88 м,Здесь же для сравнения в том же масштабес модулем 6,25 дан разрез 19 по скважине%18,На фиг,6 показаны результаты наблюдений за динамикой влажности в зоне аэрацииза 29,06,89-03,07,89 г и за 03,07.89-11,07,89г которые представлены эпюрой влажности О/% 26, построенной по данным дискретных наблюдений нейтроннымвлагомером по разрезу скважины 19. Рядомпомещены эпюры угловой связи йР 27, построенные по данным полярных электрических зондирований. Как видим, связь ихобратная.Дешифрированные значения а" для супеси, в значение ее объемной влажностиЮ%, полуценные в результате полевых наблюдений на местности за июнь-июль месяцы под номером 4, нанесены для сравненияс лабораторными результатами 13 на фиг,3.Способ реализуется путем выполненияна участке работ в тоцках наблюдения трехаэимутальное зондирования (полярногоэлектрицеского зондирования) методомВЭЗ ВП геологического разреза эоны аэра 4 ции однополюсной трехлучевой установкойАМИ В (а 1- а 2-6).По значенйям кажущегося злектрицеского сопротивления "р" и поляризуемости"Ак", измеренным в трех направлениях длякаждого разноса АО или АВ/2 по формуле7=1/2 агс 19 А С, где А.В,С, находятся изВсистемы уравнений вида: Асоз у+Всозуз 1 п у+Сзп 1 И, где Я принимает соот 2 2ветствен но значения "р" и "Ак", вы числ я ютуглы направлений больших осей эллипсовэлектрической анизотропии "ур" и анизот,- ропии,поляризуемости "ур/" в полярной системе координат измерительной установки,положив а 1=0,По кривой ур=-Г(АО или АВ/2) или по кривой у =Г (АО или АВ/2), согласно методике интерпретации изложенной в авторском свидетельстве М 1626904, судят о геологическом разрезе,Далее по формуле оР=/ур/-/ур/ находят искомое значение угла йР заключенного между направлениями тензоров кажущегося электрического сопротивления и кажущейся поляризуемости и строят кривую зависимости в= Г(АО или АВ/2), (зеркальный прототип эпюры влажности) по которой с учетом зависимости вур - 1 уу 1 = Р(О/), полученной в лаборатории путем трехазимутальных измерений в метрологической кассете д=120 мм удельного электрического соп ротивления р и поляризуемости Ак монолитов горных пород, взятых из опорных точек геологического разреза, при искусственном изменении их влажностй, судят о влажности горных пород разреза в данной точке наблюдения,Формула изобретения Способ определения влажности горныхпород в зоне аэрации, включающий измерения электрического сопротивления и поля ризуемости горной породы и определениевлажности с учетом корреляционной связи.измеренных величин с естественной влажностью образца, определенной весовым способом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 10 целью повышения точности измерений и снижения трудоемкости определения, предварительно для каждого типа горной породы при искусственном изменении ее влажности проводят трехазимутальные измерения ее элект рического сопротивления и поляризуемости инаходят корреляционную связь угла между тензорами электрического сопротивления и поляризуемости с влажностью, а при определении влажности горной породы в разрезе 20 зоны аэрации в местах наблюдений такжепроводят трехазимутальные измерения, определяют тип горной породы и угол между тенэорами электрического сопротивления и поляризуемости, по которому с учетом най денной ранее корреляционной связи судят оВлажности,1806362с щ Ф м фф фСоставитель А,Судоплатов актор А.Павловская Техред М.Моргентал Корректор О.Густ аказ 974 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101