Атрибуты сейсмических волновых полей и их использование при решении задач инженерной геологии

Крылаткова, Надежда Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Атрибуты сейсмических волновых полей и их использование при решении задач инженерной геологии
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Атрибуты сейсмических волновых полей и их использование при решении задач инженерной геологии"

На правах рукописи

Крылаткова Надежда Анатольевна

АТРИБУТЫ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

Специальность 25.00.10 — «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Екатеринбург - 2008

003460027

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук,

профессор, заслуженный геолог РФ Бондарев Владимир Иванович Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

доцент Писецкий Владимир Борисович

кандидат геолого-минералогических наук, с.н.с. Дружинин Владимир Степанович Ведущая организация - ОАО "Уральский научно-

исследовательский институт архитектуры и строительства"

Защита диссертации состоится «23» декабря 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при ГОУ ВПО "Уральский государственный горный университет" по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ГСП-126, ул. Куйбышева, 30 (III уч. гсорпус, конференц-зал)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Уральский государственный горный университет"

Автореферат разослан «2 / »ЦО\Рбр& 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета "/ i (>li А.Б.Макаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Сейсморазведочные работы при инженерно-геологических изысканиях, как правило, выполняются на тех участках исследований, которые классифицируются как сложные. Перед ними ставятся задачи по локализации и детальному изучению в геологическом разрезе неоднородиостей различного генезиса.

Решение таких задач на основе традиционно применяемых кинематических методов интерпретации данных сейсморазведки сталкивается с принципиальными трудностями. Перспективы использования различных динамических параметров сейсмических записей достаточно очевидны и были поняты геофизиками давно. Однако эффективная реализация этих возможностей стала возможна только при применении цифровой формы записи сейсмической информации.

В последние десятилетия в нефтяной сейсморазведке МОГТ помимо кинематических параметров (времен прихода, скоростей распространения сейсмических волн) при прогнозировании геологического разреза (ПГР) и фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) горных пород используются дополнительные характеристики волнового поля. Эти характеристики часто формируют как функции базовых динамических или кинематических параметров, и, строго говоря, их трудно назвать параметрами волнового поля. Они занимают некоторое промежуточное положение и получили обобщенное название "сейсмические атрибуты".

Количество рассматриваемых сейсмических атрибутов весьма велико. Получаемые поля значений сейсмических атрибутов позволяют создавать новые виды изображений геологической среды, которые облегчают процесс решения как структурных задач, так и задач ПГР и прогноза ФЕС.

Применение аналогичного подхода в инженерной сейсморазведке открывает новые возможности видения строения геологической среды. К сожалению, в методе преломленных волн (МПВ), основном для

инженерной сейсморазведки, сейсмические атрибуты не нашли еще широкого применения.

Всё это определило актуальность проведения настоящей работы.

Объектом исследования в работе являются наиболее сложные объекты, с которыми сталкивается инженерная геофизика - ослабленные по прочностным и деформационным показателям участки геологического разреза, области развития карстовых процессов, площадки с заброшенными подземными выработками, зоны повышенной трещиноватости.

Предмет исследования: взаимосвязи атрибутов сейсмических записей с элементами геологического разреза в инженерной сейсморазведке МПВ.

В связи с этим целью работы является разработка методики и технологии применения атрибутов сейсмических волновых полей в МПВ для локализации неоднородностей в верхней части разреза, связанных с различными инженерно-геологическими процессами.

Основными задачами исследования являются:

1) анализ возможности применения сейсмических атрибутов в методах инженерной сейсморазведки и оценка эффективности их использования;

2) формирование технологии построения атрибутных сейсмических изображений по записям волновых полей, наблюдаемых при инженерно-сейсмических исследованиях;

3) разработка методики интерпретации, позволяющей выявлять участки пониженной прочности в геологической среде на основе комплексного использования сейсмических атрибутов;

4) разработка и внедрение в практику инженерных изысканий программно-методического обеспечения, облегчающего использование предложенных методик и способов интерпретации инженерно-сейсмических данных.

Методы исследования:

- изучение научно-методической и технической литературы по исследуемой проблеме;

- совместный анализ результатов полевых геологических и сейсмических исследований;

- формирование математических моделей изучаемых объектов и соответствующих им сейсмических полей;

- анализ информативности атрибутов сейсмических записей;

- разработка алгоритмов и программ для решения задач инверсии полей кинематических и динамических атрибутов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Комплексное использование широкого класса сейсмических атрибутов для решения инженерно-геологических задач открывает возможности получения новых, более достоверных сведений о геологической среде.

2. Определены сейсмические атрибуты, наиболее эффективные для изучения участков с нарушенными прочностными и деформационными свойствами горных пород верхней части геологического разреза, и предложена технология получения этих атрибутов по сейсмическим записям МПВ.

3. На базе применения новых атрибутных изображений получены новые геологические результаты при изучении карстоопасных объектов, участков с подземными горными выработками и зон повышенной трещиноватости в геологическом разрезе.

Научная новизна исследования:

- впервые разработаны принципы использования атрибутов сейсмических волновых полей в МПВ для изучения упругих характеристик горных пород в верхней части геологического разреза;

- проанализированы математические модели сейсмических полей, соответствующих ослабленным по прочностным показателям зон в геологическом разрезе;

- разработаны программные средства для решения задач инверсии с целью определения основных атрибутов по сейсмическим записям объемных и поверхностных волн;

- впервые предлагается структура комплексного атрибутного параметра, несущего существенную информацию о наличии ослабленных по прочности участков в верхней части геологического разреза;

- в ходе выполнения исследований на ряде объектов показана эффективность использования атрибутов сейсмической записи и их изображений при решении задач картирования ослабленных зон в плане и разрезе.

Практическая значимость:

На основе теоретических и экспериментальных исследований создана методика получения информативных атрибутов и атрибутных изображений для интерпретации данных инженерно-сейсмических работ. Методика позволяет получать информацию о местоположении и упругих свойствах участков с пониженной прочностью в геологической среде. Она состоит из следующих элементов:

• способов анализа сейсмических записей при проведении традиционных инженерно-сейсмических исследований МПВ;

• способов создания и использования математических моделей среды, на базе которых выполняется последующая кинематическая и динамическая инженерно-геологическая интерпретация данных сейсморазведки;

• алгоритмов и программ инверсии и получения атрибутных изображений геологической среды при инженерно-сейсмических работах.

Личный вклад автора заключается в разработке и внедрении:

- методики анализа полей многоволновой инженерной сейсморазведки для получения информации о положении в плане и разрезе зон пониженной прочности, связанных с наличием пустот и трещин;

~ интерпретационных моделей геологической среды при инженерно-сейсмических исследованиях территорий с наличием зон пониженной прочности в разрезе;

- структуры атрибутных показателей сейсмических записей, в том числе структуры комплексного атрибутного параметра, характеризующего наличие ослабленных участков в разрезе;

- алгоритмов для определения атрибугов сейсмических записей в сейсморазведке МПВ по записям объемных и поверхностных волн.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на:

Международной конференции "Экологическая геофизика и геохимия", Москва-Дубна, 1998 г.

Международном симпозиуме "Карстоведение - XXI век: Теоретическое и практическое значение", Пермь, 25-29 мая 2004 г.

Научно-практической конференции "Проблемы инженерных изысканий для строительства в Уральском регионе", г. Екатеринбург, 8 июля 2004 г.

Международной научно-практической конференции "Инжгео -2008", Геленджик, 25-30 апреля 2008 г.

Публикации

По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ, отражающих основные результаты исследований, в том числе статья в журнале, рекомендованном ВАК: Крылаткова H.A. Результаты инженерно-сейсмических исследований карста на Свердловской железной дороге / H.A. Крылаткова // Изв. вузов. Горный журнал. - 2008. - № 8 . - С.19Q-192

Структура, содержание и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы (120 наименований). Основное содержание диссертационной работы изложено на 102 страницах машинописного текста, иллюстрированного 8 таблицами и 45 рисунками.

В первой главе представлен анализ современного состояния инженерно-сейсмических исследований, обсуждаются особенности применения сейсморазведки при решении задач картирования и изучения зон пониженной прочности в геологическом разрезе. Определяются задачи исследования.

Во второй главе доказывается важность и значимость атрибутных характеристик сейсмических записей при работах МПВ, приводится возможный набор атрибутов, определяется роль атрибутов при изучении упругих свойств среды, особое место занимает описание атрибутов, определяемых по записям поверхностных волн. Предлагаются способы определения атрибутов и инверсии сейсмических полей для определения кинематических и динамических атрибутов. Рассматриваются некоторые математические модели сред с ослабленными по прочностным показателям зонами. Обсуждается структура комплексного параметра на примере параметра карстоопасности при изучении территорий с развитием современных карстовых процессов.

В третьей главе проводятся примеры получения атрибутов и использования атрибутных изображений геологической среды при проведении инженерно-сейсмических исследования на различных по геологическому строению площадках.

Работа выполнена на кафедре геофизики нефти и газа Уральского государственного горного университета (г. Екатеринбург).

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность за поддержку и помощь в разработке проблемы научному руководителю

доктору геолого-минералогических наук, профессору В.И. Бондареву и выражает искреннюю признательность доктору геолого-минералогических наук, профессору С.Г. Дубейковскому за помощь в сборе и систематизации материалов, которые легли в основу данной работы. Автор благодарит директора ЗАО НПЦ "Карст" (г. Дзержинск) Нещеткина О.Б., зам. генерального директора Уральской гидрогеологической экспедиции Арзамасцева A.A., директора ООО "Геоэкология" Булатова A.B., директора ООО "Уральский теологический холдинг" Муманенко A.A. за любезно предоставленные материалы по геологии участков, рассматриваемых в диссертационной работе. Автор выражает глубокую признательность зам. начальника отдела изысканий ОАО "Институт УралНИИАС" Печенкину В.М., гл. специалисту отдела изысканий ОАО "Институт УралНИИАС" Сазонову А.П., с.н.с. ИГД УРО РАН Бодину В.В., начальнику партии Зеленогорской геологоразведочной экспедиции Крылатых A.M. и инженеру-геофизику ООО "Уралгеотехсервис" (г. Тюмень) Ермолюку Д.О. за помощь в получении полевых данных и участие в обсуждении и анализе полученных материалов. Автор благодарит специалистов ЗАО НПЦ "Карст" за помощь в организации и проведении полевых исследований и к.г.-м.н. Крылаткова С.М. за оказанную помощь, участие и советы при выполнении работы.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Первое защищаемое положение. Комплексное использование широкого класса сейсмических атрибутов для решения инженерно-геологических задач открывает возможности получения новых более достоверных сведений о геологической среде.

Положение базируется на материалах первой, второй и третьей глав. Одной из инженерно-геологических задач, которую можно решать с помощью сейсморазведки, является задача картирования в плане и разрезе в зоне малых скоростей или даже верхней части разреза областей или зон с пониженными по отношению к среднему уровню значениями прочностных

характеристик (ослабленных зон). Объектами с такими свойствами могут быть пустоты естественного или искусственного происхождения, зоны суффозионного выноса вещества, карстовые образования, участки повышенной трещиноватости горных пород и т.д. В качестве таких зон могут рассматриваться и достаточно сложные области геологического разреза с резкими изменениями характера границ объектов, а также среды с ярко выраженной анизотропией сейсмических свойств.

Локализация и изучение объектов с пониженными прочностными и деформационными свойствами являются сегодня важнейшими задачами, стоящими перед инженерной геофизикой вообще (Миндель И.Г., 2008), а перед инженерной сейсморазведкой в особенности.

Для решения задачи картирования ослабленных зон обычно проводят полевые сейсмические исследования методом преломленных волн (МПВ), которые особенно выгодны при изучении протяженных трасс и значительных по площади участков. В МПВ после обработки годографов первых вступлений получают распределение в разрезе или в плане значений скорости распространения объемных волн (чаще продольных, реже поперечных). В этом направлении накоплен большой опыт и получены хорошие результаты (Спасский Б.А и др.). Идеи по применению обменных PSP- и PSS-волн (Савич А.И. 1969; Воронков O.K., 1966), получаемых на сейсмограммах МПВ, в настоящее время не нашли еще широкого применения, хотя эти волны могут служить источником информации о скоростях поперечных волн. Немало исследователей обращаются к использованию моделей среды, для которых характерно распространение рефрагированных волн. Современные модификации метода рефрагированных волн используют для построения скоростного разреза алгоритмы томографии, которые пригодны и для аномальных разрезов (Sheehan J., Doll W., 2003). Исходный полевой материал при этом должен быть получен по достаточно плотной сети. Таким образом, недостаток МПВ, связанный с ограничением на характер скоростного

разреза, перестал быть доминантой при выборе метода сейсмических исследований геологической среды.

Альтернативным методом, способствующим успешному решению задачи по обнаружению прочностных неоднородностей в верхней части разреза, в последнее десятилетие стал метод отраженных волн. К настоящему времени известны положительные результаты применения наблюдений отраженных волн при изучении карста на территории Москвы и Московской области (Боганик Г.Н., Номоконов В.П., Федотов С.А/, Скворцов А.Г.), Пермской области (Санфиров И.А. и др.), при специальных исследованиях ОАО "Противокарстовая и береговая защита", г. Дзержинск (Леоненко М.В.).

При наличии сложностей с получением поперечных волн для восстановления скоростного разреза по поперечным волнам привлекаются поверхностные волны релеевского типа (Савич А.И., 1969; Бондарев В.И., 1979). Современные технологии обработки сейсмических данных позволили выполнить серьезную формализацию этого процесса, что привело к популярности инверсии дисперсионных кривых в скоростной разрез по S-волнам (Miller, R., J.Xia, C.B. Park, 1999). Важность динамических характеристик волнового поля объемных (Герасимова И.Ю., 2004; Гликман А.Г., 2005), поверхностных (Каляшин C.B., 2008) волн привлекает многих исследователей. В то же время качественный характер используемых признаков и многовариантность полученных результатов усложняют принятие решений.

Для получения дополнительной информации, уменьшающей неоднозначность полученных результатов по материалам традиционных сейсмических наблюдений МПВ, можно использовать количественные параметры сейсмической записи — атрибуты, строить на их основе новые типы изображений геологической среды, получать сведения о структурных особенностях строения среды, тектонических нарушениях и характеристиках вещественного состава горных пород. При этом нужно

учесть различия, связанные с принципами распространения отраженных и преломленных волн, различия в методике получения и обработки сейсмограмм, особенности систем наблюдений в инженерной сейсморазведке и наблюдаемых в МПВ волновых полей. Разработка рационального набора атрибутов для волновых полей МПВ и изображение среды в этих атрибутах может существенно улучшить поисковые возможности сейсмического метода при решении инженерно-геологических задач. Предпосылками для этого служат многочисленные результаты, полученные различными исследователями, а также материалы собственных исследований автора, проведенных на участках с известным положением ослабленных зон.

Второе защищаемое положение. Определены сейсмические атрибуты, наиболее эффективные для изучения прочностных свойств в верхней части геологического разреза, и предложена технология получения этих атрибутов по сейсмическим записям МПВ.

Защищаемое положение раскрывается во второй главе диссертации.

В основе классификации сейсмических атрибутов (Brown, 2004) лежат типы исходной сейсмической информации, способ их расчета и форма представления. Сейсмические атрибуты условно разделяют на два класса -кинематические и динамические (Урупов А.К., 2004). Кинематические атрибуты (время, скорость) несут структурную информацию о строении среды (о положении и конфигурации границ объектов) и частично об упругих параметрах горных пород. Динамические атрибуты (амплитуда, частота, затухание) сейсмических волн отражают фациальные и лигологические особенности строения геологического разреза, связаны с вещественным составом, пористостью и трещиноватостью горных пород, могут давать информацию об относительном изменении пустотности и водонасыщенноси горных пород. Для подчеркивания той или иной особенности геологического строения в конкретных условиях вычисляются наиболее чувствительные атрибуты или их производные, а

также конструируются комплексные атрибуты. Комплексные атрибуты могут состоять из атрибутов сейсмических волн одного типа или разных типов волн, отличающихся как по поляризации, так и по траектории распространения. Использование гибридных (комплексных) атрибутов, учитывающих многообразие геологического строения в конкретных условиях, повышает устойчивость получения сейсмической информации о среде и ее детальность.

Для облегчения процесса выделения волн разных типов автором предлагается трансформация исходных сейсмограмм в сейсмограммы таких атрибутов, как мгновенные амплитуды и фазы. На сейсмограммах мгновенных амплитуд лучше прослеживаются первые вступления преломленных и рефрагированных волн разных типов, а на сейсмограммах мгновенных фаз четче выделяются оси синфазности регулярных волн в зоне интерференции.

В качестве атрибутов на объектах с наличием участков пониженной прочности целесообразно использовать параметры, количественно сообщающие о наличии или отсутствии на записях некоторых волн-индикаторов, таких как дифрагированные волны, образующиеся на неоднородностях, связанных с участками нарушенной прочности. Например, этим атрибутом может быть величина кривизны осей синфазности.

При работах МПВ в качестве кинематических атрибутов записи предлагаются: времена регистрации, временные интервалы между фазами, между осями синфазности, интегральные или локальные углы наклона осей синфазности и производные от этих параметров (скорости и т.п.). В качестве динамических атрибутов волновых записей предложены интегральная, интервальная и мгновенная амплитуды, их частотные и фазовые характеристики, а также различные производные параметры: энергия сейсмических сигналов, коэффициенты затухания и градиенты этих характеристик по вертикали и по латерали.

В таблице показаны рекомендуемые сейсмические атрибуты на основе информации о времени регистрации сейсмических волн, их амплитуде, частоте и затухании. Атрибуты определяются для некоторой преломляющей границы (оси синфазности) или в некотором временном окне. Внутри окна изучаемый параметр (атрибут) может быть описан средним, экстремальным, доминирующим значением, а также как параметр статистического распределения.

Атрибуты, рекомендуемые для применения в инженерной сейсморазведке МПВ

Базовые атрибуты Способы вычисления атрибутов

в точке регистрации волн на трассе или вдоль границы в окне

Время Нормированное время первых вступлений .наклон изолиний (полей времен, скоростей), кривизна изолиний (полей времени, скоростей) Подобие (корреляция), различие времен пиковых значений

Амплитуда Размах амплитуды, максимальная амплитуда Полная энергия, число пересечений нуля, средний модуль амплитуды записи, среднеквадратический разброс амплитуд

Частота Доминантные частоты Средняя частота в окне, спектральная декомпозиции«, максимальная амплитуда спектра, ширина спектра на уровне 0,7 от амплитудного максимума, площадь амплитудного спектра

Затухание Отношение амплитуд на двух или трех периодах Отношение энергий двух типов волн

Особенность атрибутов МПВ в отличие от атрибутов МОГТ

заключается в том, что они получаются по сейсмограмме, а не по временному разрезу. Поэтому при практическом использовании следует отдать предпочтение более надежно определяемым оконным или комплексным атрибутам.

Важной стороной при построении атрибутных изображений является вопрос о координатах, в которых изображаются значения атрибута. Предлагается отнесение атрибутов по координатам источника, приемника или средней точки на поверхности наблюдений, по глубине, интервалу глубин, по времени вступления волны, интервалу времен.

Третье защищаемое положение. На базе применения новых атрибутных изображений получены новые геологические результаты при изучении карстоопасных объектов, участков с подземными горными выработками и зон повышенной трещнноватости в геологическом разрезе.

Защищаемое положение раскрывается в третьей главе диссертации.

Выявление закарстованных зон. Особую остроту проблема изучения и мониторинга карстовых явлений приобретает для участков железных дорог, как правило, расположенных в благоприятных для развития карста условиях: в долинах рек, межгорьях и т.п.

Один из примеров использования атрибутных изображений - участок 1913-1914 км перегона Богданович - Пышминская Свердловской железной дороги. Участок характеризуется интенсивным движением поездов и находится в пределах развития карбонатного карста. Верхняя часть геологического разреза сложена известняками С) и терригенными отложениями С3. Рыхлые отложения, залегающие на палеозойских породах, представлены в основном суглинками, глинами и супесями с высоким содержанием дресвы и щебня. Кровля известняков, поднимаясь в середине участка до глубин от 2-4 м, западнее и восточнее погружается до 19-25 м.. Мощность зоны выветривания 2-3 м, по трещинам до 20 м. Трещины круто падающие, секут породу через 3-10 м. Карстовые полости размером от десятков см до 1-2,5 м заполнены чаще всего глиной или суглинками с примесью дресвы и щебня и могут быть заполнены водой.

Другой объект - участок железнодорожного перегона Пермь - Кунгур характеризуется карстово-суффозионными явлениями в гипс-ангидритовых отложениях. Участок находится у тылового шва первой надпойменной террасы р. Бабки. В коренных породах под аллювием, мощность которого составляет от 10 до 18 м, находится зона интенсивной трещиноватости и закарстованности. Коренные породы пермского возраста представлены мелко- и среднезернистыми песчаниками с карбонатным цементом, а также гипс-ангидритовыми и карбонатными пачками. Ниже по разрезу с глубины 20-25 м залегают слаботрещиноватые доломиты. Характерная черта карстующихся пород - загипсованность. Она определяет интенсивность развития карста, строение полостей, наличие зон разуплотнения, в которых карбонатная мука находится в текучем состоянии.

Одинаковый подход к получению и обработке сейсмических материалов на обоих участках позволил определить факторы, которые являются доминирующими при обнаружении зон разуплотнения грунтов в карстующейся толще, а также определить комплекс показателей карстоопасности. Для его определения использовались кинематические и динамические характеристики не одного, а нескольких типов сейсмических волн.

Характерной чертой локальных скоростных аномалий является их небольшая ширина - 10-15 м и высокий градиент скорости по латерали (рис.1). Важно то обстоятельство, что такой тип аномалий соответствует скрытым карстовым полостям, расположенным внутри толщи известняков. Открытым карстовым полостям, выходящим в залегающие над известняками рыхлые грунты, соответствуют лишь небольшие скоростные аномалии, которые трудно отличить от аномалий, связанных с поверхностными неоднородностями. Отмечено также, что области понижения скоростей, связанные со сменой типа геологического разреза (с изменением литологического состава), имеют горизонтальные размеры,

превышающие размеры блоков. В них наблюдается плавный характер изолиний скоростей. Все это позволило использовать атрибут, вычисляемый как наклон изолиний.

Рис. 1 Фрагмент вертикальной карты скоростей продольных волн с вынесенными инженерно-геологическими скважинами

С целью уточнения положения зон разуплотнения горных пород в изучаемом геологическом разрезе автором был рассмотрен ряд дополнительных атрибутов, которые могут указывать на наличие аномальных участков, связанных с карстовыми полостями или повышенной трещиноватостью. Основными среди них являются: характерный вид сейсмической записи, связанный с аномальным поглощением сейсмических волн (атрибут форма сигнала), форма годографа первых вступлений (атрибут время), характер скоростного разреза продольных волн (атрибут наклон), положение областей уменьшения значений скоростей поверхностных волн (атрибут отношение скоростей). Кроме этого, проводился спектральный анализ сейсмограмм (атрибут спектральная декомпозиция), который позволил сделать заключение об изменении частотного состава волн в пределах участка. Это было использовано для формирования комплексного показателя карстоопасности (рис. 2).

Сравнение скоростных разрезов, карт, результатов, полученных по различным характеристикам волнового поля, показало, что выделяемые по ним аномальные участки хорошо увязываются между собой по месту положения на профиле. Поэтому решение вопроса об отнесении того или

другого участка профиля к категории участка повышенного риска проводилось на основе учета всего комплекса атрибутов, описанного выше. Такой принцип интерпретации применялся для построения прогнозной карты карстоопасных участков.

е» в ***в*

Рис, 2 . Прогнозная карта распределения комплексного параметра по площади и имеющиеся инженерно-геологические скважины на участке ст. Богданович, построенная на основе семи атрибутов сейсмических записей (1913.8 - номер ж/д пикета, 0 .. 50 .. 100 - номера'сейсмических пикетов)

^ - скважины с наличием карстовых полостей на глубине до 10 м;

® - скважины с наличием карстовых полостей глубже 10 м;

О - скважины без карстовых полостей

Выявление положения подземных горных выработок. Мониторинг состояния грунтовых оснований

Исследование зон влияния подземных горных выработок проводилось в г. Березовском, где находится много недокументированных выработок на глубинах часто более 20 м, и на площадках г. Каменска-Уральского, где наряду со старыми выработками широко развиты и карстовые явления. Согласно данным УралТИСИЗ (2006 г.), на площадке г. Березовского подземные воды находятся на значительной глубине. Подземные пустоты на участках исследований в г. Каменске-Уральском заполнены атмосферными и техногенными водами (ООО «Технология», г. Екатеринбург, 2003). Кроме скоростных атрибутов по записям объемных волн использовались атрибуты поверхностных релеевских волн (значения фазовых скоростей, наклоны дисперсионных кривых, амплитуды и частоты их записей, количество наблюдаемых гармоник), а также

параметр-индикатор дифрагированных волн - кривизна осей синфазности. Контуры зон влияния, выявленные по данным с применением атрибутного анализа, хорошо коррелиругатся с данными бурения.

Заключение

Разработана методика применения в инженерной сейсморазведке атрибутных параметров сейсмической записи для получения дополнительной информации о зонах с ослабленными прочностными показателями.

Предложены атрибуты для сейсморазведочных работ методом преломленных волн, а также алгоритмы их получения, изображения, анализа и способы инверсии.

На основе использования атрибутного подхода получены новые геологические результаты на ряде объектов инженерно-геологических изысканий.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

Статья, опубликованная ведущем научном журнале, входящем в Перечень ВАК:

1. Крылаткова H.A. Результаты инженерно-сейсмических исследований карста на Свердловской железной дороге // Известия вузов. Горный журнал. - 2008. - №8 .- С. 190 -192.

Монография:

2. Крылаткова H.A. Интерпретация годографов первых волн в инженерной сейсморазведке / В.И. Бондарев, С.М. Крылатков, Ж.В. Пущина, H.A. Крылаткова. - Екатеринбург: Изд-во УГГТА,1995.-84 с.

Статьи, опубликованные в научных сборниках, журналах и материалах конференций:

3. Крылаткова H.A. Изучение двумерно-неоднородных сред по годографам первых волн / В.И. Бондарев, Р.В. Кузнецов, С.М. Крылатков, H.A. Крылаткова // Известия УГГТА. - Вып. 8. Серия: Геология и геофизика. - 1998. - С. 137-142.

4. Крылаткова H.A. Расчет и интерпретация годографов преломленных волн при изучении сред с криволинейными границами /

B.И. Бондарев, A.C. Кашубин, H.A. Крылаткова // Международная конференция "Экологическая геофизика и геохимия": Сборник материалов. - Москва-Дубна, 1998. - С. 56-57.

5. Крылаткова H.A. Исследование карстоопасных участков железных дорог с помощью сейсморазведки /С.М. Крылатков, H.A. Крылаткова, О.Б. Нещеткин // Известия УГТГА. - Вып. 18. Серия: Геология и геофизика. - 2003. - С. 137-142.

6. Крылаткова H.A. Основные результаты инженерно-сейсмических исследований карста на Свердловской железной дороге в 1998-2002 гг. /С.Г. Дубейковский, В.В. Бодин, H.A. Крылаткова // Материалы международного симпозиума "Карстоведение - XXI век: теоретическое и практическое значение". - Пермь, 2004. - С. 251-255.

7. Крылаткова H.A. Особенности обработки и интерпретации инженерно-сейсмических данных при изучении закарстованных территорий / H.A. Крылаткова, С.М.Крылатков // Материалы научно-практической конференции "Проблемы инженерных изысканий для строительства в Уральском регионе". - Екатеринбург: Изд-во А МБ, 2004. -

C. 46-50.

Подписано в печать 19.11.2008 г. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать на ризографе. Печ.л.1,0. Тираж 100. Заказ / 6 О Издательство УГТУ 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 Уральский государственный горный университет Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники изд-ва УГГУ

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Крылаткова, Надежда Анатольевна

Глава 1.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Атрибуты сейсмических волновых полей и их использование при решении задач инженерной геологии"

Состояние и пути совершенствования методов наземной 10 инженерной сейсморазведки

Обзор существующих способов изучения верхней части разреза 11 с помощью сейсмических исследований

Многоволновая инженерная сейсморазведка - ключ к 16 успешному решению сложных инженерно-геологических задач Роль количественных характеристик сейсмической записи при 23 изучении разреза с участками пониженной прочности

Глава 2 Получение и использование сейсмических атрибутов при 32 изучении инженерно-геологической среды 2.1 Особенности сейсмических волновых полей для некоторых 32 типов инженерно-геологических моделей среды 2.2. Атрибуты сейсмических волновых полей и способы их 45 определения

2.3 Инверсия атрибутов сейсмических волновых полей и получение 59 на этой основе геосейсмических разрезов инженерно-геологической среды

Глава 3 Примеры применения атрибутных геосейсмических разрезов для 70 изучения ослабленных зон в геологических средах 3.1 Выявление закарстованных зон на трассе железной дороги 71

Свердловск-Богданович 3.2. Выявление подземных горных выработок на площадках 82 промышленного и гражданского строительства в г. Березовский 3.3 Решения задач мониторинга состояния грунтовых оснований в г. 87 Каменск-Уральском

Заключение 96

Список литературных источников 97

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Сейсмические методы исследования геологического разреза играют существенную роль при выполнении инженерно-геологических изысканий. На основе изучения упругих свойств грунтов они позволяют решать целый ряд задач инженерной геологии. Наиболее важными из этих задач являются задачи, связанные с изучением геологического строения верхней части разреза (ВЧР), которая определяет работу оснований зданий и сооружений, а также задачи определения физико-механических свойств грунтов и сейсмического районирования участка работ. Высокие темпы строительства, появление проектов сложных и уникальных сооружений, требующих серьезной инженерной подготовки, необходимость мониторинга действующих объектов гражданского и промышленного назначения, эксплуатация которых зачастую провоцирует опасные инженерно-геологические процессы, с одной стороны - обусловливают сжатые сроки проведения изыскательских работ, с другой — требуют такого качества исследований, которое может обеспечить надежность принятия проектных решений. Современные компьютерные технологии явились той базой, на основе которой сейсмические методы стали доступными по цене и по срокам получения результатов обследования. Это обеспечило их массовое применение и выход в число высоко востребованных технологий инженерных изысканий.

Сейсморазведочные работы для изучения геологического разреза при инженерно-геологических изысканиях, как правило, выполняются на тех участках, которые классифицируются как сложные, при этом перед ними ставятся задачи по локализации и детальному изучению неоднородностей различного генезиса. Чаще всего для строительных целей или мониторинга оснований уже существующих сооружений исследователей интересуют пространственное распределение прочностных показателей, и, в частности, положение участков пониженной прочности. Характерными чертами этих участков является повышенный процент содержания пустот в горной породе по отношению к вмещающим породам и анизотропия физических свойств. Снижению прочности горных пород способствуют различные инженерно-геологические процессы [26], такие как разуплотнение горных пород, выветривание, суффозия, карстообразование и т.д. Эти процессы во многом формируют сложный характер распределения упругих свойств в геологической среде.

Изучение сложно построенных сред с помощью инженерной сейсморазведки на основе традиционно применяемых кинематических методов интерпретации сталкивается с принципиальными трудностями, связанными с погрешностями определения кинематических характеристик волн, неоднозначностью решения обратных задач и т.д. При применении методов сейсморазведки, которые ориентированы на использование или однотипных по поляризации волн (продольных, поперечных, поверхностных релеевских волн и волн Лява), или волн с определенным характером их распространения (отражение, преломление, дифракция и рассеяние), получаемые результаты отображают структурно-вещественное строение изучаемой среды зачастую недостаточно полно и однозначно. Конечно, основным способом преодоления этих недостатков является комплексирование геофизических методов [53]. Однако важной особенностью сейсморазведки является то, что она сама может выступать как комплекс методов, характеризующих объект исследования посредством привлечения информации о динамике и кинематике прохождения через изучаемую среду различных типов сейсмических волн. Перспективы одновременного использования различных сейсмических волн и, дополнительно, их динамических параметров достаточно очевидны и были поняты геофизиками давно. Однако эффективная реализация этих возможностей стала возможна только при применении современных цифровых сейсмостанций с существенно более широким, чем ранее, динамическим и частотным диапазоном регистрируемых сейсмических волн, а также с использованием компьютерных технологий, в значительной степени облегчивших анализ волновой картины [1].

В последние десятилетия в сейсморазведке МОГТ, ориентированной главным образом на поиски и разведку месторождений углеводородов, помимо кинематических параметров (времен прихода, скоростей распространения сейсмических волн, амплитудных аномалий) при прогнозировании геологического разреза (ПГР) и фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) горных пород успешно используются дополнительные характеристики волнового поля [85]. Эти характеристики часто формируют как функции базовых динамических или кинематических параметров сейсмических записей, которые не являются в строгом смысле параметрами волнового поля. Они занимают среди обычно используемых характеристик некоторое особое положение и получили обобщенное название — «сейсмические атрибуты». Количество рассматриваемых при интерпретации данных МОГТ сейсмических атрибутов составляет сегодня несколько десятков и продолжает увеличиваться. Получаемые поля значений сейсмических атрибутов позволяют создавать новые виды изображений геологической среды, которые облегчают процесс решения структурных задач, задач ПГР и прогноза ФЕС. Широкое применение атрибутов в нефтяной сейсморазведке открыло совершенно уникальную возможность создания тонкослоистых детальных моделей геологического пространства. Применение аналогичного подхода в инженерной сейсморазведке методом ОГТ также открывает новые возможности видения и оценки строения и состояния геологической среды, хотя следует отметить, что сам термин атрибуты здесь обычно не рассматривается. Так в работах Санфирова И.А. и др. [72,73] при малоглубинных сейсмических исследованиях МОГТ с целью определения ослабленных зон в геологическом разрезе для расчета комплексного параметра-индикатора рассматриваются четыре величины: эффективные скорости, максимум амплитудно-частотного спектра, отношение сигнал/помеха, средние арифметические абсолютных значений амплитуд. К сожалению, в основном методе инженерной сейсморазведки - методе преломленных волн (МПВ), сейсмические атрибуты не нашли еще широкого применения, хотя отдельные элементы подобного анализа (изучение затухания амплитуд и частот [51,56], характера полей времен и скоростных законов [17]) известны.

Всё это определило актуальность проведения настоящей работы, основной целью которой является разработка методики и технологии применения атрибутов сейсмических волновых полей в МПВ для локализации неоднородностей в верхней части разреза, связанных с различными инженерно-геологическими процессами, а также для получения информации об их вещественном составе.

Основными задачами исследования являются:

1) анализ возможности применения сейсмических атрибутов в инженерной сейсморазведке и оценка эффективности использования этих атрибутов;

2) формирование технологии построения атрибутных сейсмических изображений по записям волновых полей, наблюдаемым при инженерно-сейсмических исследованиях;

Объектами исследования в работе являются ослабленные по прочностным и деформационным показателям участки геологического разреза, области развития карстовых процессов, территории с заброшенными подземными выработками, зонами повышенной трещиноватости. Необходимость и актуальность исследования указанных объектов очевидна. Провалы грунтовой поверхности и ее нарушение, происходящие за счет наличия приповерхностных пустот, образованных в результате процессов растворения карстующихся пород или горнопроходческой деятельности, происходят достаточно часто и представляют серьезную проблему во всех странах. Они проявляются в повреждениях зданий, фундаментов, инфраструктуры, авариям на железных дорогах, обрушеншо мостов и, следовательно, приводят к значительным материальным потерям. В значительной мере это происходит в результате отсутствия достоверных сведений о положении зон повышенной трещиноватости в геологическом разрезе. Информация такого рода могла бы сократить затраты на эксплуатацию строительных сооружений и других сложных и ответственных объектов.

Предметом исследования в работе являются взаимоотношения и взаимосвязи атрибутов сейсмических записей в инженерной сейсморазведке МПВ с элементами геологического разреза, содержащего объекты пониженной прочности.

При написании работы применены следующие методы исследования:

- изучение научно-методической и технической литературы по проблеме применения сейсмических методов при изучении сложно построенных сред;

- совместный анализ результатов полевых геологических и сейсмических исследований на объектах, содержащих участки пониженной прочности;

- формирование математических моделей изучаемых объектов и соответствующих им сейсмических полей;

- анализ информативности атрибутов сейсмических записей;

Информационная база исследования включает: научные источники (монографии, статьи в научных журналах, информационные обзоры, материалы научно-практических конференции, симпозиумов), нормативные и официальные документы, регламентирующие проведение инженерно-геологических исследований, результаты собственных расчетов и полевых исследований.

Положения, выносимые на защиту:

Научная новизна исследования:

- проанализированы математические модели сейсмических полей, соответствующих ослабленным зонам в геологическом разрезе;

- в ходе выполнения исследований на ряде объектов показана эффективность использования количественных значений атрибутов сейсмической записи и их изображений при решении задач картирования ослабленных зон в плане и разрезе.

Практическая значимость:

- способов анализа сейсмических записей при проведении традиционных инженерно-сейсмических исследований МПВ;

-способов создания и использования математических моделей среды, на базе которых выполняется последующая кинематическая и динамическая инженерно-геологическая интерпретация данных сейсморазведки;

- алгоритмов и программ инверсии и получения атрибутных изображений геологической среды при инженерно-сейсмических работах.

Личный вклад автора заключается в разработке и внедрении:

-интерпретационных моделей геологической среды при инженерно-сейсмических исследованиях территорий с наличием зон пониженной прочности в разрезе;

-алгоритмов для определения атрибутов сейсмических записей в сейсморазведке МПВ по записям объемных и поверхностных волн.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Международной конференции "Экологическая геофизика и геохимия", Москва-Дубна, 1998 г.

- Международном симпозиуме "Карстоведение — XXI век: Теоретическое и практическое значение", Пермь, 25-30 мая 2004 г.

- Научно-практической конференции "Проблемы инженерных изысканий для строительства в Уральском регионе", г. Екатеринбург, 8 июля 2004 г.

- Международной научно-практической конференции "Инжгео - 2008", Геленджик, 25-30 апреля 2008 г.

Публикации

По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ, отражающих основные результаты исследований, в том числе статья, в журнале, рекомендованном ВАК - Крылаткова Н.А. Результаты инженерно-сейсмических исследований карста на Свердловской железной дороге / Н.А. Крылаткова // Горный журнал. - 2008. - № 8. С. 190192.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Крылаткова, Надежда Анатольевна

Выводы

Применение количественных характеристик сейсмических записей (атрибутов) в МПВ при решении инженерно-геологических задач обосновывается особенностями наблюдаемых волновых полей, опытом применения подобных характеристик в сейсморазведке МОГТ и анализом возможностей атрибутов с помощью математического моделирования.

При работах МПВ в качестве кинематических атрибутов записи предлагаются: времена регистрации, временные задержки между фазами, между осями синфазности, интегральные или локальные углы наклона осей синфазности и производные от этих параметров (скорости и т.п.). В качестве динамических атрибутов волновых записей предложены интегральная, интервальная и мгновенная амплитуды, их частотные и фазовые характеристики, а также различные производные параметры: энергия сейсмических сигналов, коэффициенты затухания и градиенты этих характеристик по вертикали и по латерали.

Особенность атрибутов МПВ в отличие от атрибутов МОГТ заключается в том, что они получаются по сейсмограмме, а не по временному разрезу. Поэтому при практическом использовании следует отдать предпочтение более надежно определяемым оконным или комплексным атрибутам.

Важной стороной при построении атрибутных изображений является вопрос о координатах, в которых изображаются значения атрибута. Предлагается отнесение атрибутов по координатам источника, приемника или средней точки на поверхности наблюдений и по вертикальной оси - по глубине, интервалу глубин, по времени вступления волны, интервалу времен.

Получение некоторых атрибутов возможно на базе выполнения инверсии сейсмических записей.

3. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ АТРИБУТНЫХ ГЕОСЕЙСМИЧЕСКИХ РАЗРЕЗОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ОСЛАБЛЕННЫХ ЗОН В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ

Возможности применения атрибутов записей МПВ изучались на нескольких участках и площадках инженерно-геологических исследований в течение ряда лет. Это, прежде всего, работы 2001-2008 гг. на участках Свердловской железной дороги: Богданович - Пышминская (1914 -1915 км), Кунгур Пермь (1516-1520 км), Свердловск-Каменск-Уральский (94-95 км), Богданович-Каменск-Уральский (90-91, 244-245, 258-259 км) с целью получения информации о положении карстоопасных зон. В период 2007-2008 гг. проводились исследования территорий под гражданское и промышленное строительство в г. Березовский (на 3 объектах), г. Ноябрьском (ХМАО), а также исследования устойчивости фундаментов эксплуатирующихся жилых домов в г. Каменск-Уральском (3 объекта). Перед сейсморазведочными работами стояли задачи определения участков пониженной прочности связанных с подземными пустотами и зонами трещиноватости.

Изучаемые объекты являются сложными системами, образующими многочисленные связи, которые проявляются в тесном взаимодействии динамических и кинематических параметров. Характеристики среды (геометрия пространства, контрастность упругих свойств и степень поглощения энергии сейсмических колебаний) сложным образом влияют на кинематику волнового процесса. От этого зависит количество образующихся в геологической среде сейсмических волн, их скорость и траектории распространения.

Поэтому итоговая волновая картина на сейсмограмме сочетает в себе как спектральные характеристики среды, так и интерференционные эффекты суммарного волнового поля.

Таким образом, и изучаемые объекты, и наблюдаемое поле представляют собой сложные взаимодействующие системы, требующие системного подхода. Одним из вариантов такого подхода является комплексное изучение объектов. В отношении сейсморазведки, как это обсуждалось во 2 главе, он может заключаться в использовании комплекса кинематических и динамических атрибутов регистрируемых сейсмических волн.

Сложности установления детерминированных связей между параметрами поля и геологическим строением предопределили в качестве инструмента вероятностный подход при применении сейсмических атрибутов для прогноза геологического строения. В связи с этим необходимым и обязательным этапом стало обучение сейсмических атрибутов на данных непосредственного изучения свойств геологической среды (бурения, опробования или прямых измерений). Цель обучения - получить надежные поисковые параметры и зависимости как для качественных характеристик геологического разреза (литология, тип заполнителя пустот и т.п.), так и количественных (размеров объектов, глубины залегания, физических характеристик). Благоприятным фактором для такой схемы изучения

70 послужило наличие данных о результатах бурения значительного количества инженерно-геологических скважин на большей части исследуемых объектов.

Атрибутному анализу должен предшествовать многосторонний анализ волновых полей в той геологической обстановке, которую предстоит изучить. В состав устанавливаемых связей может входить один или несколько атрибутов, способных сформировать наиболее информативный параметр. Комплексные параметры более всего отвечают принципу системности и являются предпочтительными. При этом подключение возможно большего числа атрибутов не может быть самоцелью атрибутного анализа. Вполне оправдывает себя ситуация, когда небольшое число атрибутов дают достаточно информации, чтобы принять инженерное решение для конкретной инженерно-геологической обстановки. Показанием к усложнению комплексных параметров и увеличению числа атрибутов должна служить неоднозначность принятия решений, проверяемая на стороннем геолого-геофизическом материале.

Проведенные исследования подтвердили возможности применения атрибутов. Ниже приводятся некоторые результаты по участкам с разными инженерно-геологическими задачами. Первая группа задач - выявление сильно закарстованных участков и связанных с ними тектонических нарушений, вторая - полостей, сформировавшихся в грунтовых основаниях жилых зданий из-за утечек воды в карстующуюся толщу, и третья - поиск погребенных недокументированных горных выработок и зоны их влияния

3.1. Выявление закарстованных зон

Карстовые процессы достаточно широко распространены на территории России. В тех районах, где инженерные сооружения находятся в пределах закарстованных зон, задача изучения карста приобретает особую остроту. При этом на одном из первых стоит проблема исследования карстовых явлений на железных дорогах, протяженных объектах, пересекающих различные по геологическому строению территории. Эти дороги, пересекая массивы растворимых горных пород, как правило, расположены в благоприятных для развития карста геоморфологических условиях: в долинах рек, межгорьях, и т.п. В результате динамического воздействия поездов и техногенного влияния прилегающих к дорогам промышленных и гражданских сооружений, включая утечки из водоводов, скорость и объемы карстовых процессов увеличиваются, что приводит к ухудшению условий эксплуатации железных дорог и, как следствие, к их аварийному состоянию.

Традиционно при исследованиях карста наиболее информативными считаются сейсмический, электрический и гравиметрический методы [21], в последнее время привлекаются георадарные исследования [18]. Как отмечено выше важной особенностью сейсмического метода в отличие от других геофизических методов является возможность регистрации в рамках одной многоканальной сейсмограммы нескольких типов волн. Накопленный к настоящему времени опыт исследования карста сейсмическим методом свидетельствует о высокой эффективности получаемых с его помощью результатов, их хорошей согласованности с геологическими данными. Несмотря на относительно высокую стоимость и трудоемкость сейсмических работ, инженерная сейсморазведка занимает ключевые позиции при геофизических исследованиях карстовых процессов вдоль железных дорог.

Работы па каретоопасных участках Свердловской железной дороге

Первыми объектами, на которых отрабатывались элементы атрибутного анализа, были объекты довольно сложного строения на закарстованных участках Свердловской железной дороги. Эти объекты в значительной степени отличаются геологическим строением. Несмотря на это, к ним был применен одинаковый подход в вопросах выявления зон разуплотнения, образовавшихся в результате карстовых процессов.

Участок 1913-1914 км перегона Богданович - Пышминская

Объект представляет собой отрезок пути с весьма интенсивным движением поездов и характеризуется значительными динамическими нагрузками при торможении тяжелых по весу товарных составов. С юга к участку примыкает территория Богдановического огнеупорного завода, промышленные стоки которого в значительной мере определяют современный режим развития карстовых зон [20].

Провалы, связанные с карстом наблюдались на этом участке с 70-х годов. Для защиты железнодорожного полотна и уменьшения нагрузки на грунтовое основание пути укреплены челноками длиной от 10,0 м до 200,0 м. Сами железнодорожные пути расположены на насыпи высотой 0,7-1,0 м. Карстовые формы наиболее ярко проявляются к югу от железнодорожных путей под газопроводом ПК 1914.0 — 1913.9. На участке ПК 19140+00 были обнаружены и затампонированы соединенные понором провалы, размеры которых составляют 9,0x7,0x7,0 м и 5,0x4,0x4,0 м.

К началу работы в 2001 году имелось следующее представление о геологическом строении изучаемой территории. Карстоопасный участок в районе железнодорожной станции Богданович имеет размеры 700 х 400 м и находится в пределах развития карбонатного карста. Верхняя часть геологического разреза сложена известняками нижнего карбона Ci и терригенными отложениями верхнего карбона Сз, имеющими западное простирание. По данным бурения, проводившегося летом 2001 года силами НПЦ «Карст», в западной части участка геологический разрез сверху до глубины 4.0-11.6 метров представлен рыхлыми грунтами, в основном суглинками, реже песками, супесями, а также дресвяными и щебенистыми грунтами. По результатам инженерно-геологического изучения (отчет Дубейковского С.Г. и Афанасиади Э.И.) граница сильно закарстованной зоны на участке исследований располагается в районе ПК 19138+50 - ПК 19140+60. Кровля известняков в середине участка располагается на глубине от 2 до 4 метров, западнее и восточнее она погружается до глубин 19-25 метров.

Толща известняков сложена круто (53-70°) падающими пластами различной прочности. Известняки средне- и сильнотрещиноватые, в верхней части выветрелые до песка, супеси и рухляков. Наиболее сильно разрушены пласты известняковых брекчий, менее разрушены органогенные детритовые известняки [20]. Мощность зоны выветривания 2-3 метра, по трещинам до 20 метров. Трещины круто падающие (до 79-805)— секут породу через 3-10 метров. Общая закарстованность участка около 10 %. Полости примерно в 40 % случаев заполнены глиной или суглинками с примесью дресвы и щебня, в 45 % - глиной текучей и мягкопластичной консистенции; в 15 % - полости не заполнены или заполнены водой. Незаполненные полости приурочены, как правило, к уровню грунтовых вод и располагаются в верхних частях древних заполненных карстовых полостей. Размер полостей колеблется от десятков сантиметров до нескольких метров. Размеры известных провалов на данной территории составляют от 2 до 7 метров, при глубине от 1.5 до 9 метров.

Участок 1516-1517 км железнодорожного перегона Пермь - Кунгур

Объект в значительной степени отличается от предыдущего литологией карстующихся пород. В геоморфологическом отношении участок представляет собой обширную платообразную поверхность, развитую на известняках артинского яруса, в которую врезаны системы каньонообразных долин. Характерная черта рельефа - широкое развитие карстовых форм. Участок находится у тылового шва первой надпойменной террасы р. Бабки. В коренных породах под аллювием, мощность которого составляет от 10 до 18 метров, находится зона интенсивной трещиноватости и закарстованности. Основное направление трещиноватости вертикальное и горизонтальное, заметно разбиение на блоки. Коренные породы пермского возраста представлепы мелко- и среднезернистыми песчаниками с карбонатным цементом, а также гипс-ангидритовыми и карбонатными пачками. Ниже по разрезу с глубины 20-25 метров залегают слабо трещиноватые доломиты. Характерная черта карстующихся пород - загипсованность. Она определяет интенсивность развития карста, строение полостей, наличие зон разуплотнения, в которых карбонатная мука находится в текучем состоянии. Углы падения пластов небольшие.

Карстопроявления на участке связаны с тремя горизонтами растворимых горных пород. Горизонт разрушенных карбонатных пород обладает благоприятными для образования карста условиями. За счет растворения кровли сульфатных пород образуются зоны разуплотнения, в которых карбонатная мука находится в текучем состоянии. Кроме того, при растворении гипсов развиваются полости в карманах под козырьками сульфатных пород. Гипсовый горизонт отличается интенсивным развитием карста. Выявлены карстовые полости значительной высоты (1.5 метра) и мощные разрушенные зоны. В некоторых случаях встречается этажное строение полостей, разделенных незначительными прослоями гипсов. Мощность разрушенных зон меняется от 0.1 до 1.0 метра. Рухляк представлен щебнем, дресвой гипсов. Ангидритовый горизонт характеризуется незначительным развитием карста. Ангидриты в результате процессов гидратации и выщелачивания деформированы и разрушены, что проявляется в увеличении степени их неоднородности. Обнаружены маломощные разрушенные зоны от 0.1-0.3 метра, представленные щебнем, пластинами ангидрита.

Методика полевых работ

На обоих участках основной объем полевых сейсмических работ выполнялся методом преломленных волн (МПВ). Основным видом наблюдений являлось продольное сейсмическое профилирование с получением систем встречных и нагоняющих годографов. Профили располагались в основании насыпи железнодорожных путей параллельно железной дороге. На каждой стоянке сейсмоприемников записывались сейсмограммы от нескольких пупктов возбуждения. При регистрации применялось вертикальное направление возбуждения колебаний и вертикальная ориентировка сейсмоприемников. Шаг сейсмоприемников составлял 1 или 2 м, а шаг пунктов возбуждения равнялся 10, 20 или 46 метров при работах МПВ и 2-4 метра при работах MOB. Длина годографа 46 м.

Для наблюдений были использованы сейсморазведочные станции с цифровой записью ("Урал-Мини", разработчик Сенин JI.H., Институт геофизики УРО РАН, и "Эхо-3"), обладающие возможностью накопления слабых сигналов. Это позволило обеспечить необходимую для решения поставленных задач глубину исследований при малой энергии источника - 15-20 м.

Интерпретация данных

Первый шаг интерпретации данных состоял в просмотре полученных полевых записей на предмет распознавания полезных волн, определения формы их годографов и оценки уровня шумов. Анализ данных на этом этапе для обоих объектов показал:

- в первых вступлениях четко выделяются головные, чаще преломлено-рефрагированные продольные волны, во многих местах искаженные участками пониженной скорости с ярко выраженной ступенькой, криволинейными участками, интервалами с понижением амплитуд, зонами интерференции волн;

- в последующих вступлениях наряду с прямой волной для Кунгурского участка наблюдаются интенсивные обменные волны, связанные с кровлей высокоскоростных пород, область их прослеживания по сравнению с продольными волнами несколько короче, а на участке Богдановича идентификация обменных волн затруднена из-за неоднородного состава пород под четвертичными отложениями;

- в конце записи на обоих объектах всегда присутствуют записи поверхностных волн релеевского типа; чаще всего представленные одной или двумя гармониками;

- на части сейсмограмм выделяются дифрагированные волны, их идентификация в значительной степени затруднена из-за высокого уровня микросейсм на Богдановическом участке и из-за экранирующего эффекта мощного слоя рыхлых отложений на Кунгурском участке.

На основании анализа формы годографов первых вступлений - в качестве интерпретационной была принята модель градиентной среды. В соответствии с этой моделью для разрезов в отсутствие ослабленных зон предполагались нормальные (монотонно возрастающие) годографы преломленио-рефрагированных волн. Отклонение годографов от этой формы служили поводом для их отнесения к аномальным, соответствующим участкам пониженной прочности. Система годографов первых вступлений на одном из участков исследований показана на рис.3.1.

Второй шаг заключался в получении структурной информации о строении участков работ по данным распределения скоростных параметров. Для получения данных о распределении скоростных параметров среды на всей площади исследования использовались времена первых вступлений продольных волн. Восстановление скоростных разрезов по годографам первых вступлений выполнялось способом O.K. Кондратьева. По скоростным разрезам были построены вертикальные карты скоростей по каждому профилю.

Рнс.3.1. Годографы первых вступлений по профилям а-01.01 (к северу от полотна дороги) и 02.01 (к югу) по участку 1913-1914 км, ст. Богданович-Пышминская (по материалам Крылаткова С.М. Крьшатковой Н.А., 2002 г)

Третий шаг заключался в привязке скоростных построений к геологическому разрезу и выяснению характерных значений скорости для грунтов различного состава и состояния. Результатом такой операции явилась классификация скоростных разрезов по величине скорости н ее вертикального градиента в различных условиях. При этом анализировались отсутствие наличие полостей, глубина их залегания, положение уровня грунтовых вод, мощность и состав четвертичных отложений. Так для участка ст. Богданович в интервале глубин от 0 до 5 метров, соответствующих рыхлым отложениям, можно было выделить два типа разреза. Первый - нязкоскоростной (от 200 до 500 м/с) с линейной зависимостью скорости от глубины и малым градиентом скорости, второй -высокоскоростной (от 200 до 1000-1500 м/с) с экспоненциальной зависимостью и с высоким градиентом скорости. Первый тип скоростного разреза характеризует участки пониженной скорости, соответствующие разуплотнению грунтов над карстовыми полостями, расположенными в толще известняков (скрытые полости), либо областям трещиноватости. Второй тип скоростного разреза - нормальный разрез с резким изменением скорости вблизи уровня грунтовых вод или скальных грунтов. В обоих случаях нельзя дать однозначную геологическую интерпретацию скоростного разреза. Другой тип неоднозначности обнаружился при сопоставлении с бурением разрезов 2 типа, когда не исключены как возможность резкого перехода в разрезе к обводненным рыхлым грунтам, так и присутствие карстовой полости, заполненной водой вблизи УГВ. Это послужило толчком для последующего привлечения дополнительных данных. Глубже по разрезу в отсутствие карстовых полостей скорость продольных волн плавно увеличивается от 2000 м/с до 3000-3500 м/с, что соответствует постепенному увеличению прочности известняков с глубиной. В области скрытого карста наблюдается локальное уменьшение скорости, а в интервале от глубины залегания УГВ до максимальной глубины исследования значения скоростей в разрезе близки к 2000 м/с. Для разрезов в отсутствие известняков скорость возрастает по линейному закону от 1500-1600 м/с до 2000-2500 м/с.

Пример сопоставления скоростных разрезов с данными бурения по Кунгурскому участку приведен на рис. 3.2.

C47S3g

•в/

-8

-10

7*7" у.

B.S и

-10

328

О О а

С4778с

2 ВО

-6

-10 Ш

0,7 Z2

0 ■6.7

9,е о -2 -4 -в •8 •10

75- о о -----

0 S

0 I с о 1

1000 2000 3000

Рис. 3.2 Пример сопоставления скоростных разрезов с данными бурения по Кунгурскому участку; а -участок с резким изменением скорости вблизи УГВ, б - участок с резким изменением скорости вблизи кровли разрушенных известняков н инверсией скорости, соответствующей разрушенной зоне

Анализ разрезов в соответствии с обучением на материалах бурения позволил классифицировать данные по наличию-отсутствию ослабленных участков. Кроме того, были определены характерные значения скоростей для изученного интервала геологического разреза (табл. 3.1). Сведения о скоростях учитывались при составлении геосейсмических разрезов.

Четвертый шаг - изучение латеральной изменчивости скорости в сопоставлении со скважшшыми данными выполнялся по вертикальным картам скоростей при анализе по профилям, а для участка Богдановича дополнительно по горизонтальным картам скоростей. На обоих объектах по данным вертикальных карт было отмечено, что скважины с полостями попадают на низкоскоростные участки, окаймленные резкими горизонтальными градиентами скорости (рис. 3.4). Для неизмененных участков, а также участков с некарстующимися породами характерен плавный горизонтальный градиент скорости. Горизонтальные карты были составлены для глубин 2,4,10 и 15 м. Глубина 2 м соответствовала подошве четвертичных суглинков, 5м — близка к средней отметке УГВ, 10 м - отражала среднюю глубину расположения менее выветрелых грунтов, 15 м -соответствовала минимальной глубине исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных результатов можно считать доказанным значимость, информативность и простоту получения многих атрибутов сейсмических записей в сейсморазведке МПВ.

Дальнейшее развитие атрибутного анализа отрывает большие перспективы. Могут бьггь созданы и проанализированы новые виды атрибутов МПВ, оценена их пригодность для решения специфических задач инженерной геологии. Весьма вероятно создание новых гибридных атрибутов и новых способов их изображения. Динамические атрибуты, описанные в данном исследовании кратко, откроют новые возможности для литологического расчленения разреза. При трансформации атрибутных изображений потребуется решать задачи, сходные с задачами миграции в ОГТ. Активное управление параметрами точки отнесения атрибутов может позволить получать наборы изображений геологического разреза с различной степенью детальности или глубинности.

На сегодняшний дет основным препятствием применения атрибутов в МПВ является применение недостаточно плотной сети наблюдений. Поэтому одним из направлений развития атрибутного анализа в МПВ может стать исследование оптимальных систем наблюдений при инженерных изысканиях.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Крылаткова, Надежда Анатольевна, Екатеринбург

1. Авербух А.Г., 1975, Интерпретация материалов сейсморазведки преломленными волнами. -М.: Недра, 223 с.

2. Аки К., Ричарде П., 1983, Количественая сейсмология: Теория и методы. Т. 1.- М.:Мир.-520 е., Т.2.-М.:Мир .-360 с.

3. Альтяшева Е.П., Николаев И.В., Потапов О.А., 1991, Использование рефрагированных волн в задачах сейсморазведки. Разведочная геофизика: Обзор / М.: «Геоинформмарк», 68 с.

4. Ампилов Ю.П., 2004. Сейсмическая интерпретация: опыт и проблемы. М.: Геоинформмарк.-286 с.

5. Афанасиади Э.И., Бодин В.В., Грязное О.Н., Дубейковский С.Г., Нещсткин О.Б., 2000, Изучение, оценка и прогноз закарстованности карбонатных массивов железнодорожных трасс. Изв. УГГА, Серия: Геология и геофизика, 10. С.229-233.

6. Берзон И.С., Епинатьева A.M., Парийская Г.Н., Стародубовская С.П., 1962, Динамические характеристики сейсмических волн в реальных средах, М.: Изд-во АН СССР, 511с.

7. Боганик Г.Н., Номоконов В.П., 1994, Выявление карстовых образований высокоразрешающей сейсморазведкой MOB. Геофизика, 2.- С.52-53.

8. Бондарев В.И., 1974. Рекомендации по применению сейсмической разведки для изучения физико-механических свойств рыхлых грунтов в естественном залегании для строительных целей. М.: Стройиздат. — 142 с.

9. Бондарев В.И., 1983, Кинематические особенности годографов первых волн, связанных с полупространством, перекрытым однородным или градиентным слоем // Изв. вузов. Геол. и разведка, 3, 65-74.

10. Бондарев В.И., 1997. Сейсмический метод определения физико-механических свойств нескальных грунтов. Екатеринбург: Изд-во УПТА.- 220 с.

11. Бондарев В.И., Крылатков С.М., 2006, Получение сейсмических изображений геологической среды. Учебное пособие для вузов. Екатеринбург: Изд-во УГГУ 304 с.

12. Бондарев В.И., Крылатков С.М., Пущина Ж.В., Крылаткова Н.А., 1995. Интерпретация годографов первых волн в инженерной сейсморазведке. Екатеринбург: Изд-во УПТА. - 84 с.

13. Бондарик Г.К., Пендин В.В., Ярг Л.А., 2007, Инженерная геодинамика, М.; КДУ. - 440 с.

14. Воронков O.K., 1965, Методика и результаты изучения малых глубин методом КМПВ в условиях многолетней мерзлоты. Геология и геофизика, СО АН СССР, 4. С. 875-883.

15. Воронков O.K., Акатов Ю.Е., 1967, Сейсморазведочные работы на карсте. Геология и геофизика, 6, с.98-105

16. Гальперин Е.И., 1977. Поляризационный метод сейсмических исследований. М.: Недра, 319 с.

17. Горбова С.В., 2006, Карбонатный карст Сухоложско-Каменского района (восточный склон Среднего Урала), Автореферат на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук, Екатеринбург, Изд-во УГГУ, 24 с.

18. Горяинов Н.Н., Ляховицкий Ф.М., 1979, Сейсмические методы в инженерной геологии. — М.: Недра. 143 с.

19. Давыдова Е.А., Ворошилова М.С., Самапин М.А., Холмянская Н.А., 2002, Методика выявления малоамплитудных разломов по спектрально- временным параметрам. Геофизика, 4, Москва, С. 7-10.

20. Зинченко B.C., 2005, Петрофизические основы гидрогеологической и инженерно-геологической интерпретации геофизических данных: Учебное пособие для студентов вузов. -М.-Тверь: Изд-во АИС. — 392 с.

21. Инженерно-геологические изыскания: Справочное пособие, 1989 / Н.Ф. Архипов, Е.С. Карпышев, J1.A. Молоков, В.А. Парфинович. -М: Недра-288 с.

22. Инженерно-геологические изыскания: Справочное пособие/ Н.Ф Арипов, Е.С. Карпышев, JT.A. Молоков, В.А. Парфиянович. — М.: Недра, 1989. — 288 е.: ил.

23. Интерпретация данных сейсморазведки: Справочник, 1990 / Под редакцией О.А. Потапова. -М.: Недра.- 448 с.

24. Каляшин С.В., 2008, Особенности спектрального состава поверхностной сейсмической волны при возбуждении и распространении. Геофизика, 4. - С. 22-27.

25. Канарейкин Б.А., Прихода А.Г., Сагайдачная О.М., Щербаков В.В., 2004 Сейсмотомографические исследования грунтов при инженерно-геологических изысканиях: Геофизика, 5, С. 27-30.

26. Карасик В.М. , 1993. Изучение скоростей сейсмических волн комплексом методов. — М.: Недра- 220 с.

27. Кашик А.С., 1998, Изучение многомерных многопараметровых пространств на ЭВМ. Их формирование и представление методами динамической визуализации. (Философия и идеология): Геофизика, 1, 84-95 с.

28. Кожевников В. Н., 1985 Изучение и оценка гидрогеологических условий в районах развития современных карстово-суффозионных процессов. М.: ЦП Hi 10. -165с.

29. Комплексные инженерно-геофизические исследования при строительстве гидротехнических сооружений, 1990 / А.И. Савич, Б.Д. Куюнджич, В.И. Коптев и др.; Под ред. А.И. Савича, Б.Д. Куюнджича. -М.: Недра. — 462 с.

30. Крылаткова Н.А., 1998 Изучение двумерно-неоднородных сред по годографам первых волн / В.И. Бондарев, Р.В. Кузнецов, С.М. Крылатков, Н.А. Крылаткова // Известия УГГГА. -Вып. 8. Серия: Геология и геофизика. С. 137-142.

31. Крылаткова Н.А. 2003 Исследование карстоопасных участков железных дорог с помощью сейсморазведки /С.М. Крылатков, Н.А. Крылаткова, О.Б. Нещеткин // Известия УГГГА. -Вып. 18. Серия: Геология и геофизика. С. 137-142.

32. Крылаткова Н.А., 2008 Результаты инженерно-сейсмических исследований карста на Свердловской железной дороге // Известия вузов. Горный журнал. № 8 .- С.190-192.

33. Кутепов В.М., Кожевникова В.Н., 1989, Устойчивость закарстованных территорий, М.: Наука. — 151 с.

34. Лаврова Л.Д. Интерпретация данных наземного сейсмического профилирования в одной из моделей неоднородного скального основания. Сборник научных трудов Гидропроекта, М.: Гидропроект, Вып.89. С.45-51

35. Леоненко М.В., 2004, Опыт использования геофизических методов при оценке карстоопасности в районах покрытого карста. // Материалы международного симпозиума "Карстоведение XXI век: теоретическое и практическое значение". - Пермь. С. 228-230

36. Лисин В.П., Щаранский А.И., Коган И.И. , 2006 Геофизический мониторинг состояния грунтов берегового склона нефтяного терминала// Тезисы докладов Второй международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика 2006». — Геленджик. — С. 38-40.

37. Ломтадзе В.Д., 1977, Инженерная геология, Л.: Недра. 479 с.

38. Ляховицкий Ф.М, Хмелевской В.К., Ященко З.Г., 1989, Инженерная геофизика. — М.: Недра, 252 с.

39. Метод преломленных волн, 1990/ A.M. Епинатьева, Г.М. Голошубин, А.Л. Литвин и др.: Под ред. A.M. Епинатьевой. М.: Недра. - 297 е.: ил.

40. Михальцев А.В., Мушин И.А., Погожев В.М., 1990. Обработка динамических параметров в сейсморазведке. М.: Недра.- 189 с.

41. Назарный С. А., 1974, Интерпретация данных малоглубинной сейсморазведки с помощью полей скоростей. Л.: Недра. 81 с.

42. Никитин А.А., Хмелевской В.К. 2004, Комплексирование геофизических методов: учебник для вузов. — Тверь: ООО « Издательство ГЕРС»,. 294 с

43. Никитин В.Н., 1981. Основы инженерной сейсмики. М.: Изд-во МГУ. - 177 с.

44. Огильви А.А. Основы инженерной геофизики: Учеб. для вузов/ Под ред. В.А. Богословского. -М.: Недра, 1990.-501 е.: ил.

45. Палагин В.В., Попов А.Я., Дик П.И., 1989, Сейсморазведка малых глубин. -М.: Недра. 210 с.

46. Пийп В.Б. Ефимова Е.А. 1985, Определение скоростных полей по материалам инженерной сейсморазведки. Вестник МГУ. Сер. Геология, 3, С. 51-56

47. Подьяпольский Г.С., Васильев Ю.И., 1960, О волне релеевского типа на несвободной поверхности. Известия академии наук СССР, серия геофизическая, 9, стр 1289-1308

48. Поперечные и обменные волны в сейсморазведке, 1967/ Под ред. Н.Н. Пузырева. — М.: Недра. -288 с.

49. Применение сейсмоакустических методов в гидрогеологии и инженерной геологии, 1992.:Мин-во геологии СССР, Всесоюз. науч.- исслед. ин-т гидрогеол. и инж. геол.- Под ред. Н.Н. Горяинова. М.: Недра. 264 с.

50. Птецов С.Н., 1989. Анализ волновых полей для прогнозирования геологического разреза. -М.: Недра. 135с

51. Пузырев Н.Н., 1997. Методы и объекты сейсмических исследований. Новосибирск: Издательство СО РАН. - 301 с.

52. Пузырев Н.Н., Тригубов А.В., Бродов Л.Ю. и др., 1985. Сейсмическая разведка методом поперечных и обменных волн. — М.: Недра. 277 с.

53. Рекомендации по изучению карста геофизическими методами 1986 / ПНИИИС — М.: Стройиздат. 112 с.

54. Ризниченко Ю.В., 1985, Сейсморазведка слоистых сред. М.: Недра, 184 с.

55. Рослов Ю.В., Ефимова Н.Н. , 2007, Построение скоростных моделей среды в системе сейсмической томографии ХТОМО//Тезисы докладов Третьей международной научно-практической конференции «Инженерная и рудная геофизика 2007». —Геленджик. — С. 198-200.

56. Саваренский И.А., Миронов Н.А. , 1995 Руководство по инженерно-геологическим изысканиям в районах развития карста. М.: ПНИИС Минстроя России. -165 с.

57. Савич А.И., Коптев В.И., Никитин В.Н., Ященко З.Г. , 1969 Сейсмоакустические методы изучения массивов скальных пород. — М.: Недра. 240 с.

58. Савич А.И., Куинджич Б.Д., Коптев В.И. и др., 1990. Комплексные инженерно — геофизические исследования при строительстве гидротехнических сооружений. М.: Недра. -449 с.

59. Савич А.И., Ященко З.Г. Исследование упругих и деформационных свойств горных пород сейсмоакустическими методами. М.: Недра, 1979. - 214 с.

60. Савич А.И., Ященко З.Г., 1979. Исследование упругих и деформационных свойств горных пород сейсмоакустическими методами. -М.: Недра. 214 с.

61. Санфиров И.А., Ярославцев А.Г., 2004, Опыт применения сейсморазведки для решения инженерно-геологических задач ОГТ. Геофизика, 4, С. 27-30.

62. Сейсмическая разведка методом поперечеых и обменных волн/ Пузырев Н.Н., Тригубов А.В., Бродов Л.Ю. и др. М.: Недра, 1985. - 277 с.

63. Сейсмическая томография. С приложениями в глобальной сейсмологии и разведочной геофизике: Пер. с англ., 1990 / Под ред. Г. Нолета.-М.: Мир.— 416 с.

64. Спасский Б.А., 1986. Основы цифровой обработки данных сейсморазведки. Пермь: Изд-во ПГУ.-96 с.

65. Справочник геофизика. Т.4. Сейсморазведка. М.: Недра, 1981.

66. Старобинец А.Е. Выделение и интерпретация дифрагированных и квазидифрагированных волн. -М.: Недра, 1988. 199 е.: ил.

67. Телегин А.Н., 2004. Сейсморазведка методом преломленных волн. — СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 187 с.

68. Толмачев В.В., Ройтер Ф., 1990, Инженерное карстоведение, М.: Наука. - 151 с.

69. Федотов С.А., 2006 Высокоразрешающие технологии сейсморазведки и электроразведки для инженерных исследований// Тезисы докладов Второй международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика 2006». — Геленджик. — С. 36-38.

70. Хоменко В.П., 1986, Карстово-суффозионныс процессы и их прогноз М.: Наука, 97 с.

71. Хромова И.Ю.:, 2007 Технология построения цифровой сейсмогеологической модели на примере программного комплекса Landmark. М:. 1 часть — 315 с.

72. Циммер В.А., 1991, Метод рефрагированных волн при исследовании геологических сред. Алма-Ата: Изд-во КазВИРГ, 87 с.

73. Шерифф Р., Грегори А., 1982, Сейсмическая стратиграфия.- М.: Мир, Т.1.-373 е., Т.2.-460 с.

74. Ямщиков B.C., 1984, Волновые процессы в массиве горных пород.: Учебник для вузов. — М.: Недра, 271 с.

75. Beaty K.S., Schmitt D.R., Sacchi М., 2002, Simulated annealing inversion of multimode Rayleigh wave dispersion curves for geological structure: Geophys. June 2002, 151, pp 622-631.

76. Bodet L., Van Wijk K., Bitri A., Abraham O., Cote P., 2005, Surface-wave inversion limitations from laser-doppler physical modeling: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, June 2005, Volume 10, Issue 2, pp 151-162.

77. Brown A R., 2004. Interpretation of Three-Dimensional Seismic Data.- Tulsa, AAPG Memoir 42.542 p.

78. Chen C., Liu J., Xia J., Li Zh., 2006, Integrated geophysical techniques in detecting hidden dangers in river embankments: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, June 2006, Volume 11, Issue 2, pp 83-94.

79. De Bremaecker J.C., 1958, Transmission and reflection of Rayleigh waves at corners: Geophysics, April 1958, Volume 23, Issue 2, pp 253-266.

80. De Nil D., 2005, Characteristics of surface waves in media with significant vertical variations in elasto-dynamic properties: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, September 2005, Volume 10, Issue 3, pp 263-274.

81. Ewing W.M., Jardetzky W.S., Press F., 1957, Elastic waves in layered media: International ed., McGraw-Hill Book Company inc.

82. Gelis C., Leparoux D., Virieux J., Bitri A., Operto S., Grandjean G., 2005, Numerical modeling of surface waves over shallow cavities: Journal of Environmental and Engineering Gcophysics, June 2005, Volume 10, Issue 2, pp 111-121.

83. Gu H., Cai Ch., Wang Y., 2006, Investigation of fractures using seismic computerized crossholc tomography: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, June 2006, Volume 11, Issue 2, pp 143-150.

84. Ivanov J., Miller R.D., Xia J., Steeples D., Park C.B., 2006, Joint analysis of refractions withsurface waves: an inverse solution to the refraction-traveltime problem: Geophysics, November-December 2006, Volume 71, Issue 6, pp 131 -13 8.

85. Ivanov J., Park C.B., Miller R.D., Xia J., 2005, Analyzing and filtering surface-wave energy by muting shot gathers: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, September 2005, Volume 10, Issue 3, pp 307-322.

86. Lai C.G., Foti S., Rix G.J., 2005, Propagation of data uncertainty in surface wave inversion: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, June 2005, Volume 10, Issue 2, pp 219-228.

87. Miller C.R., Allen A.L., Speece M.A., El-Werr A-K., Link C.A., 2005, Land streamer aided geophysical studies at Saqqara, Egypt: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, December 2005, Volume 10, Issue 4, pp 371-380.

88. Neducza В., 2007, Stacking of surface waves: Geophysics, March-April 2007, Volume 72, Issue 2, pp V51-V58.

89. O'Neill A., Matsuoka Т., 2005, Dominant higher surface-wave modes and possible inversion pitfalls: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, June 2005, Volume 10, Issue 2, pp

90. Park C.B., Miller R.D., Xia J., 1999, Multichannel analysis of surface waves: Geophysics, May-June 1999, Volume 64, Issue 3, pp 800-808.

91. Reservoir Geophysics, 1992,- Investigation in Geophysics, № 7. Edited by Robert E Sheriff. -Tulsa, Society of Exploration Geophysicists. 400 p.

92. Rydcn N., Park C.B., 2006, Fast simulated annealing inversion of surface waves on pavement using phase-velocity spectra: Geophysics, July-August 2006, Volume 71, Issue 4, pp R49-R58.

93. Sheehan J.R., Doll W.E., Mandell W.A., 2005, An evaluation of methods and available software for seismic refraction tomography analysis: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, March 2005, Volume 10, Issue 1, pp 21-34.

94. Steeples D.W., Schmeissner C.M., Macy B.K., 1995, The evolution of shallow seismic exploration methods: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, July 1995, Volume 0, Issue 1, pp 15

95. Taner M.T., Koehler F., Sheriff R.E., 1979. Complex seismic trace analysis: Geophysics, Volume 44, Issue 6, 1041-1063 pp.

96. Van Ovcrmeeren R.A., 2001. Hagedoorn's plus-minus method: the beauty of simplicity. Geophysical Prospecting, 2001, 49, 687-696.

97. Wisen R., Christiansen A.V., 2005, Laterally and mutually constrained inversion of surface wave seismic data and resistivity data: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, September 2005, Volume 10, Issue 3, pp 251-262.

98. Xia J., Chen C., Tian G., Miller R.D., Ivanov J., 2005, Resolution of high-frequency Rayleigh-waved data: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, June 2005, Volume 10, Issue 2, pp 99-110.

99. Xia J., Miller R.D.,Park C.B., 1999, Estimation of near-surface shear-wave velocity by inversion of Rayleigh waves: Geophysics, May-June 1999, Volume 64, Issue 3, pp 691-700.

100. Yamanaka H., 2005, Comparison of performance of heuristic search methods for phase velocity inversion in shallow surface wave method: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, June 2005, Volume 10, Issue 2, pp 163-173.185.201.24.

Информация о работе

Крылаткова, Надежда Анатольевна
кандидата геолого-минералогических наук
Екатеринбург, 2008
ВАК 25.00.10

Диссертация

Атрибуты сейсмических волновых полей и их использование при решении задач инженерной геологии - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы