Изучение геологических и инженерно-геологических процессов

Наблюдение за изменением уровня подземных вод, как правило, проводится с помощью сейсморазведки МПВ и электроразведки ВЭЗ, а также метода протонного магнитного резонанса ПМР. В качестве вспомогательного метода применяется ВЭЗ ВП и РЛЗ.

Определение направления и скорости движения подземных вод осуществляется с помощью режимных наблюдений методами резистивиметрии, расходометрии в одной или нескольких скважинах, а также с использованием гидрогеологического варианта МЗТ.

Наблюдение за изменением глубины сезонного и техногенного промерзания и протаивания дисперсных и скальных пород должно осуществляться по методике режимных измерений, с применением в качестве основных методов - ВЭЗ, МПВ, ВСП, различных видов каротажа, термометрии, РВП, а также вспомогательных - ПС, ЧЭМЗ, РЛЗ.

Наблюдение за изменением напряженного состояния, возникновением и развитием трещин производится наиболее эффективно с помощью сейсмометрических методов - МПВ, ВСП, сейсмического просвечивания, методом акустической эмиссии, а также с привлечением различных видов каротажа, резистивиметрии в скважинах и водоемах, гравиметрии. В качестве вспомогательных методов рекомендуется использовать ЕИЭМПЗ и ЕП.

Выявление, наблюдение и прогноз смещения масс горных пород. При исследованиях процессов смещения масс горных пород с помощью геофизических методов могут решаться следующие задачи:

- локализация мест нарушения сплошности массивов горных пород (методы электроразведки и сейсморазведки в модификациях векторных наблюдений и каротажа скважин, газово-эманационная съемка, гравиразведка, методы ЕИЭМПЗ и акустической эмиссии);

- определение времени начала смещений и его прогноз (те же методы в модификациях высокоточных режимных наблюдений);

- определение скоростей и величины смещений (режимные профильные и скважинные работы различными методами при геодезической привязке точек наблюдения).

Сейсмическое микрорайонирование

Задача сейсмического микрорайонирования заключается в оценке влияния местных условий на характеристики сейсмических колебаний. Местные условия определяются строением, составом и свойствами грунтов, рельефом, обводненностью и некоторыми другими факторами.

Скорости продольных и поперечных волн и характеристики их затухания и поглощения, используемые для оценки приращения сейсмической интенсивности и составления модели сейсмического разреза с целью проведения последующих расчетов, определяются с помощью наземной (МПВ, одиночное сейсмозондирование) и скважинной (ВСП, СП, МП, СК) сейсморазведки. Амплитудно-частотные характеристики ожидаемых сейсмических колебаний определяются инженерно-сейсмологическими методами, которые не принято относить к собственно геофизическим исследованиям, а именно: регистрацией землетрясений малых энергий, микросейсм, реже взрывов и сильных землетрясений.

Расчет количественных характеристик сейсмических воздействий (ускорений, преобладающих периодов и продолжительности колебаний, акселерограмм, спектров реакции и т.д.) проводится с использованием специальных компьютерных программ на основе моделей сейсмического разреза. Требуемые по СНиП II-7-81* акселерограммы могут также подбираться из банка данных или синтезироваться по ряду входных параметров.

 

 

Заключение

В настоящее время задачи инженерно-геофизических исследований при инженерно-геологических изысканиях в основном сводятся до определения:

- геологического строения участка работ;

- УЭС грунтов;

- оценки коррозионной агрессивности грунтов;

- наличия и величин блуждающих токов.

Эти задачи решаются производством следующего комплекса геофизических исследований:

- метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ);

- измерение удельного электрического сопротивления грунтов (УЭС);

- измерение активности блуждающих токов (БТ).

При проведении электроразведочных работ используется аппаратура типа ERA-МАХ (см. рисунок 1). Работы ведутся на частоте 4,88 Гц стабилизированным током силой от 20 до 100 mA в зависимости от условий заземления. В питающей линии в качестве заземлителей применяются стальные электроды (ломы), в приемной линии – латунные электроды с малой собственной поляризацией. Монтаж установок осуществлялся проводом ГПСМПО. Контроль состояния оборудования и снаряжения проводился в соответствии с техническими условиями завода-изготовителя.

Рисунок 1 – Электроразведочная аппаратура ERA-MAX

Измерение удельного сопротивления с целью определения степени агрессивности грунтов к стали для ЭХЗ проектируемых сооружений осуществляются установкой Веннера с параметрами установки: AM=MN=NB=3 с обеспечением глубины исследований не менее 3 м. Расстояние между точками наблюдений УЭС составляет около 100 м.

Измерение потенциалов блуждающих токов выполняется по двум взаимно перпендикулярным направлениям при размере приемных линий MN=100 м. Время регистрации составляет 15 минут с дискретностью наблюдений 15 сек.

Выполнение электрического зондирования методом ВЭЗ производится симметричной установкой АВ св. 50 до 100м II категории сложности, при длине приёмной линии MN – 1 м с обеспечением глубины исследований ВЭЗ до 15 м.

Привязка точек измерений осуществляется с помощью GPS-навигатора Garmin 76 и, дополнительно, мерной лентой к геодезическим точкам.

Камеральная обработка полевых материалов данных УЭС выполняется по стандартным методикам. Расчет кажущегося удельного сопротивления r _к выполняется по формуле:

,

где К = 2 p а – коэффициент установки;

а – расстояние между электродами в установке Веннера, м;

D U – разность потенциалов, мВ;

I – ток, мА.

Пример вычисленных значения r _к, характеризующих коррозионную агрессивность грунтов, представлены в (приложении 1).

Величина потенциала блуждающих токов ΔU определяется либо как измеренное прибором максимальное значение, либо как максимальный размах колебаний измеряемой величины, вычисляемый по формуле: ΔU = |U_MAX – U_MIN|, где U_MAX и U_MIN – соответственно максимальное и минимальное значения потенциала за время регистрации, мВ.

Пример результата определений блуждающих токов представлены в приложении 2.

Обработка и интерпретация полевых материалов данных ВЭЗ осуществляется с помощью программного пакета IPI2WIN, созданного в лаборатории электроразведки кафедры геофизики МГУ. Пример результатов интерпретации данных ВЭЗ представлены в приложении 3.