Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика детального изучения физико-механических свойств грунтов с помощью многоволновой сейсмометрии

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Методика детального изучения физико-механических свойств грунтов с помощью многоволновой сейсмометрии"

лкл'ояшя пш со:,г

угляьское огдклш1е огдена шдового шсного снлменп

КНСППУГ шпмзша!

На провес ру;к'Ш'<!! УДК 550.031

воронцов игорь шгздшгопяч .

методика детального ИЗУЧЕНИЯ 1ИЗИЮ4»|5ХЛа1ЧЕСШ свойств грунтов с гшоц^о-многоводновой сйшшетнм

Спегртатьность: 04.00,12 - гео^пкческип иетодм тисков II разведки месторождении

НО-ТеЗМ!.!! ¡'ГГ'^ПП'^Г!,^

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на спнсшпю ученой степени кандидата технических кгл'К

ССКРДЯОВСК 1991 •

■//•'.'У /

Работа выполнена в лаборатории сейсмометрии Ордена Трудо1>ог'> красного Знамени Институте геофизики Уральского Стд^л^шя СССР г.Свердлов™ • .

Научный рукородитель - доктор геолого-минераяогичоских наук

Н.И.Халевин

Официальные оппонента - доктор технических наук В. А.Силеси

гсаддицат технических наук Е.Б.Пиоец'-иП

Рсдугцее предприятие - отдел таскали» Челябинского института но

ордена трудового красного оначвии институте георнтаки Уральского Отделения СССР по адресу: 620219, г.Сверцлорск, ГСП 144, ул.Амундсена, 100.

С диссертацией можно ог?накомн".>ся в нау^н оЛ библиотеке

проектирования металлургических заводов (ПННМЕЗа)

Института геофизики УрО ЛН СССР.

УчОН!!И СеКрОТ!!рЬ СП'ПК» !»:>|'{ЮГ?Р.:

Со№тп, кант-пот илу:

СП'ПК» !»:>|'{ЮГ?«?НОГО

. Общая'характеристика работы

Актуальности те.'д^ Сведения о состоянии грунтов, их физико-маханических-свойствах, составляв? основу при расчетах зданий и сооружений в гражданском и промшаленноц строительства, разрайот-i ко месторождений полезных ископаемых. Применение сейсвдчеоких .методов позволяет оперативно исследовать свойства грунтов в их естественном'залегании. Ф.М.Ляховицким, В.Н.Никитиным, А.И.Сави-чзм бшш достигнув значительнув успехи в изучении физико-меха-шгчзскях свойств скалышх грунтов, В.И.Бондаревым, Н.Н.Горяино-вим,' Э.Е.Шгсащшм - дисперсных. При этом прешдуцостаешю применялась наземная сейсморазведка на продольных волнах. Разработанные методики позволяют оперативно изучать геологическое строение и физпко-адзханичесгсие свойства, используя ограниченный ойъом бурения. Токио сведашгя ценны для районирования по фцзико-ыэхани-часгаш свойствам малоизученных площадей. При переходе к следующему этану исследований - детальному изучению свойств грунтов, - наземная сзйсшраавадка часто но может обеспечить необходимой точности изучения параметров. Причины этого: сильная зависимость конечных результатов от адриндмаемрй шдада среды, сложности о использованием высокочастотных колебаний и поперечных волн. Основным направлением улучшения положения видится придшашш кошыгек-са' скважшних оейсмичеоккх методов с преимущественный использованием поперечных волн а щрэком диапазона частот.

Ils ль работц: разработка универсальной методики исследования ^лзкко-мехашческих характеристик грунтов с помощью комплекса скважинных сейсмических методов. .

1. Определение рационального комплекса геофизических методов.

2. Выбор и обоснование нг^иболоэ информативных типов волн.

шмЙ

.агд*

<№1 гд '.п 3 ¡ртаций

4

3. Разработка источников осйсмячсских- колабнппй п;приемных ОТРОЙСТЗ ДЛЯ работ?! I) сюши01го1?Л0ЩаИШ!Х средах.

4. Разработка кетодикя обнаружения локальных неодиорслностбй . и оценки их физико-даханическ::* свойств з условиях вмсщзвдих пород С ПЙ05ЯШ»Ш> Б«ООКИШ оогдсвдгвдмя свойствами.

. 5. Разработка мзтэдики оценка состояния горного массива п яс-тоствонком залегании для оптимизации буроэзрншнх работ..

6. Установление корроляцкоикях «илзол изтду сзПс>лнзе5'л1.';! и физйко-мэхашпсскимл сеойстпш.к грустив.

7. Практичэскоз опробования разрас-ативаеглэй методики.

Научная иотазнл.

■ I. Разработана упивзроэльйая мзтодика доташюго кзучэикя фя-зико-мвханаческнх свойств грунтов. Ыэтодика базируется на локоо сква^шних методов в сосгаао вертикального сойсмн-юскогс профилирования и мэжокважйннйго просвечивания и позволяет изучать физико-механическиэ свойства дисперсиях И скалышх грунтов.

2. Обоснована эффоктивйосгь ярпйоиогт для каслсдоваияя свойств взрхйей част;! разреза шоготягопой сеПсшткн. Показшш преимущества использования различиях типов поперэчннх вол! и условия их применения.

3. Разработана источийкя дая .возбуддония сейсмических колебаний на поверхности и в скваяпнак, а такжз приамнно устройства, иоэволяюншо использовать внсокотастотннз колебания в енльнопогло-¡цзющих средах.

4. Разработана '.йтсдигл обиярудашгл локальннх ниоднородпостой и и?7-1атт их сройсто в условиях ртроза, характорязуядогося пи~

сопим псглоцонис'! сзйошчрск'лх толи.

5. УОТаНОНЛОНН НОВ!« КОррОЛЯШОКИНО ЗаЯНСШХГГС М95ДУ КПНО.'.'Д-Т!Г'лпта!.и нор г;.тг!лоиорвчннх волн к <1шйхгм.йхаи;г!э«жнш ело:!-

сть&.ы грунтов.

6,- Разработана ютодшса одеша ьзривашэсти ¡юрод. у.л'ыюаде-üo, что для ньлой оиташшг.ш <Зуронз{«1шшх раос/* аМ.октяЕНН от-нооитаяьнио опрзделетм прочности* o^;,'¡.vhí п юссийо пород.

'Po2yj.bv.4Wi моаледанашш цанэльз^ыл^ь ьрл шиа-

ййрно-стро;пчиьш.т г-шзк&шй код «•р.удашч;« и прачпилолнно сети ь городах Каианац-Уральииий, Дщ'трск, Шлояроквй, АиЗаст, Сухой Süí1, .Еогданэшгч-, Т:иг,и\\, Иарас-уральсг, глаго на 18 ой-ьок~ •

Приаинеиаа сйдсшчзсккс аселг»;у>паила n.:.ui-.oj»¡ua аешзи'л, прадставитольносчь даиних о фаз нко~махиинчелсик свойствах .грунтов и бол2в oáocuouaüsio cátxíüiUTb in: fí ярадэллх изучаошх ппзенэр-но-геологическнх оломзнтов.

- Цримонзшш разработанной методики иузгиаую вперша рс-лигь о помощью coücixxrjí оацачу оо'иарукения ¡t оцишси дрочностннх евоУзтн кошфоционньх ооразоваияЛ во искршпо!! тсд:.и угольник paupeacn "Бородаискийпл "L'cpGríCi3ot;¡i;í" ЕАГЯХи. Розултед раЗот подтверждена проворочиии йурвниеы 1з. 8П-100 % слушая.

Мэтодика оыла испояьаоиапа для оптцшзацаа йуроваршшх работ на угольной раэрэзо "Красноуорокай" Кузбасса. Доташюо ьзучакаа из'/.энüKiiil ирочноотиых своПита в йлоз:о пород, юдгэтаышаашлом к взрыву., позволяет рационально разместить заряд взриачатих веществ к, таким ойразом, уменьшить их расход и количостио вредних кис1ро-сов в атмосферу.

¿ггробагшя работн.

Результата работ но таш «боуадалясъ на Сашуи открытой разработки месторождений угля к сланца Совета Министерства угольной лрошшюшюстл СССР (г.Комарова, 1989 г.), на 1У Всесоюзной научно-технической конференции молодых учеинх и специалистов угольной. npoMHBwsicnoTíD СОСР "Вя'шс.гйгталшиИ акопорамоиг и его

с,

неиио в исслэдоюшшпх прл разработке внооиопрсттднте.шш « окологяческа чпсглх технология дЬбичн угля" (г.Москтза, 1089 г.), на областной паучйо-пражтичэскоЗ концепции "Бкл'лд молоднх У';о-югс и спецяашстои в рсгаешто задач технического иораяооруяэтннч предприятий области" (г.^лдбаиок, 1089 г.). .

Публикации. Основана утзудътаты'отражена в 8 лочапшх работах; ' акваявгаииВ источник поиэрочних ролл признан ивобрстояаг".

Объем и структура работ»..

Диссертационная работа содержит 128 страниц танинониопого треста, состоит из введения, четырех хлап и зшштнил, пллкютряро-Бана 30 рисунками Список использованной лкторатн включает 40 наименований.

Основой работы являются результата ипсладовапйП, щюоэдсш'ых автором в Камснск-Уральском отдэленпч Уральского треста инженер -но~строитэлышх кзноканпй (К-уО УраяШСПЗа) о 1985 по 1988 гг., а такие в Научно-исследовательском я проэктно-конструкторскоч института открктнх горных работ (БШОГРе) с 1980 по 1ЭЭ1 гг. (исследования по разработке методика обнаружения крепких ш'лючзш?Д и изучения их свойств, 'й г.р. 023003500, 109515100, а такта по разработке методики оценки парамэтрол горного пассива с целью оптимизации БВР, 0- г.р. 10Э5012000).

Работа над диссертацией проводилась в период обучепия в аспирантуре Института геофизики ТО АН ССОР под' руководством доктора гоолого-шнэралогичеоюх наук Н.Н.Халэвина, которое аптор выражает искреннюю признательность за постоялиуп п'огжщь,

'Содерканиз па ботч. ■ При изучении фкзихо-шхаиичэских свойств грунтов на образцах, паяно правильно обобгцнть рз.зрозп:зшшэ дашшо и пределах объекта исследования. При использовании для атих «ело!! сойсиигл поскипает

другиз кробли;.и. Ойичио диапазон частот составляет 50-150 Га, а' длани волн - котаи ц десятка »датрст. Поэтому дается лнаь сбаб-1денная характеристика пород. Цртда зека влияния водны больза раамэров И'лучайисд'о объекта, йзйсшчесшш данныз нзеуг'также вялязша окружающих его пород. Поэту сдаа из задач ьссдздова-най - исш&андо разреяаюцеи способности сейсшчззхих детодзв*

Объектом исследования при изучай/,и физяко-маханичьский свойств грунтов часто является верхняя чисть разреза (ВНР), отличающаяся сильной нэмэнчдаостыэ свойств как по вертикали, тал и на горизонтали. При зтом распределение, например, скоростей волн по вертикали, часто, отличается от нормального, т.е. увеличения их о глубиной. Наблюдается чередование зон поашгенних и нониаонных скоростей. Объект!! с различными физико-механическими свойствами разделена грашщаш, из всегда совпадающими о пьтрографкчеоккш гранацаим л ощэ менее - с свйсаичеекаш. Зги факторы снижают эффективность пршзенэннй «аземнои сейсморазведки. Нередко размеры объектов исследования шшьша размеров буровол с;ги, нрнконябмай для их изучения. Так;« объекты ложно условно назвать локяльныга иеоднороднаатяии (ЛИ). Бурением исслодуагая только часть объектов. Другая часть ЛН, как правило бодыиая, кропучэниая юра бурз-иглг, сказывается неизученно:!» Понятяа паотсму, что дм ЛИ существует д&^иниг данных об их раз:,торах, Форш и. свойствах. Недостаток априорной информации снижает нздэяшоегь оцанки их мзханкчезких свойств с ношвдю сеИсладат. Появляется необхи;:н-!.:ость предварительных сейсмических исследован!»! с целью обнаружения и сконтурйвания £Н. Наиболее ваяинм при этом яипяется контрастность их упругих свойств по отношению к шещащим породам. В сорлкудвости саЯоюгелогичесг.ях условий локгшино н'зоднород-

о

нооти тшо подразделять па слодуыркз тяпт а. М) сло-томи ого л t. •• инмз грунтам, висдаяото породи тают скалишо, б. .Ш- с;:;:лг-■irr-., вмзгивсдео - ллспсрокма, в. Л11 - дпсиарсипо, гслэфэдчо-скадъпг?, К типу а относится золы повтаониой троипиэватости в спич лик 'п : -спвах. К типам б и и - кэякртггспшю и карстоваэ о'раэоп-.ук'.ч. Как ухо отгтзлось, из-за г-плнх размсрон Л!, их иауткшо мазсжадьной разрсж&щай способности гао^кзячвсккк ггстодсв. Часто дагл сквззяшнз патодь', которно дают во?ихтлосн» вриблгппш.г» к объекту, но позволяет ромпть задач/. îloodxo.r^i'vat дополат-элым* тра. Таковом являются ссвкосгноо иинользогашю mntîaTtrnoKnx п динамических параметров сойС!"ПРр?'л\ колебали!!, нригяис.яио гзпо-РОЧИИХ волн.

Анализяруяособенности объектов исолздояанал, а такта спит их изучэняя, тшо сформулировать требования к комплексу геофизических истодов: по-нергмх, илксгсммьиая раэрапкируя способность и дс. с товарность онределяеких сэйаггыскнк иарамчтров, Bo-Bjvpux, универсальность прг.цойаиия. (7ичата!н;а,.эглх свойств необходимо но слп-дувприл причинам. К точности спрздедзнкп {шккогдохпжгтоекнх сео'Л-стй предъявляются настаю требопадая. Сгроителышо норглп предусматривает максяглальнно воэ^ипситц вариация для своих параметров -0,3, Сейсмические нотодн япляптся коспошисда при определении 1ч-зяко-иохашчеекдх сноЯстп. Ото предполагает дополна толышэ пог-рспоюстн. Чтоб« их юпшютпротать, иеобхокхэ г/акзимлльно упростить процесс опродзлегсш истниннх значений срд,'.иглчссглх норамот-non, сделать результаты пааашжглши ох изменения оейсгжзгеологг*-ческнх условий. Этого ькшю достичь, озли траектории сзйслгичое-ках волн в пределах объекта исследования строга опро'Йалсчн.

Выполнить последнее в слсшшх сеЯсмогеоличпаоккх условиях '«•ажио пракгнчосмсгг только п двух случаях: когда волна распростра-

плата а парпенддкулярно и вдоль с;;а:кл'асти разроаа. Б других случаях траектория лучей! буду? завязоть от углов надсшш воли на граница раздела сред, соотношения на нлх скоростей волн, формп границы. Мшшмлзироваг'ь траектории волки .'.¡окно только взаишки расположением источника и npjrej.aioii установки. Большой париантно-ошл п этом отношении обладай? cimaj.nium.i кзтодн. Необходимость наличия пригодных' к пссладошниям сксажнн сужает пространство щшменлшетн еккшиших методов, но при атом круг решаем« задач расширяется.

'Среда екказашшк сойсшчеоглх штодов наиболее уиааарсадеи ма-Ч'од вертикального оейсшнзокого ¡гро.^.лчлропшгил (ВОД). Ёго прииа-иеняв для изучения физико-каханичаешк свойств грунтов «моет скол особзшюста. Наиболее о-йшетивна систсш наблюдений, когда источник колебаний находится у устья скважная (0,5-0,7 и). При этой различаются две елтушет. Парзал иозшказт, когда сойсиодатчика приемного устройства удалены от источника колебаний но менее, чем на R^,,-! 5-20 м. В эгоп случае «родолышэ и поперечина полни регистрируются раздольно по ьром-зня ¡г ногут возбуждаться источии-цогд одного тина, например, нергчпеалыюй сосредоточенной ендя. Мн-ншлальнае расстояние К|Шц , на которой продольный я иоиеречнна солнц, «следствие различных скоростей распространения, регистрируются раздельно но времени, зависит от сейсмических саойстз изучаем« пород: Vp^'tfl

К-«* vP-v&

где - скорости продольно!! и поперечной во.ш,' соответствен-

но, i р - длительность во üpöKomi кодибашш продольных поли, ока-эывавдмх заметное влияние на иятерраренирш с поперочннмп. tp при. шзбуэдеяи.ч колебалиii с помощьп удлрои купалди состапляет 0,75-1 периода колебаний. Щгл адличнях для ВЧР - 300-T2U0 »i/o.

Vs 200-700 м/с m частотах до XoO l'U, 'Lp сотаяляот 0,01-0,03 с. Походя из sicco, Rni¡,., соотавллот 5-'/О t.'á.

Когда Г, <•"- Rmio , нонорочнмэ ноля и регистрируются на $оно продольных. D зтом случае пришгя.'аюь слпцлалышо каземнно по-точникн с ¡íi'aoivfÁ .чистотой Пи , т.о. отношением ашлитуд но-пэрзчш* шля с заданной поляразаотеД л яродолышх шли, pan-, ной 15-20.

Такло источники исингаш в различиях ooUoaor волоимзекв х условиях, получаю пх чзстотан-з хзрактвраотпки и характеристик* направленности. Это позволяет с[;о]»«у.~;грогдть условия я грятрнш д.чя нх ¡мрского пркмешеншг. Пояолъаоваяло таких источяяко.ч подарочных воли долаот нопэдза влиянии продольной иолгш нозначятоль-nißi. Оно ШХ01 tíim. е;;|'3 у?.туишоио о лотш-ю саикг&и лолн но признаку лоляризг-тс:;! п потоп»!!:): ?, которая пин.зляя-чтоя о иоглэпхп !."i-конпголл c0ücfä3ct3!«.5Kt иди, Яра ого огсутстн:«!, построенном сродного гилогрлГ* f где }f ,'_•».- rp'.;:wm готу-

ЛЛОШШ йОЛН, по^учадннх ttj'ît И|ЮТЯ1зО»ШтейН1Х ЯОЭДЧНОТВИЯГ В !ГО'ГОЧ-

изкз. Нолучоняиэ тпглт образом сродолыше воршялшю годогратп ¡,nryr бол morjioíi трглдаЬоргпшш использоваться для опредолояня исгляних скоростей Dax'! я затем, на их осног-з, фпико-моханп'юс-wrx характеристик. ,

Даяние BCÍI о раощюстпзпеишг скоростей воля но вортлкалл мей-ходаш обгодшть о нродилах нзучаа'.гн'о о'яска пород. Оту функниг» шполияот мехокгоганиоо просг-тшвагле (ЗД). Когллексиоо ярям'Шз-няе бон я Ш з:Я'эхтяь'ИУ ко следу* r;:n j!p;rn:irim: j) ичяатдузтзя oCivo npnnistoa устроЛотво. Oro уаршгдог угшку да!птах двух !,пто-дои; 2) оба метода обладаяг гязэхоЯ раз?€Еятаг:5 сяосойнестз; •3) о вотлш ГСП яс.туч^тг дannuo о взр?ик,тг$псм распределена* СО^СШПОСКЛХ ЯЯраЧеГрО!}, О ПОМОГИ !,п - о горязента^но'!, т.8.

си;! Д(лк'/Л(ни? .крут друга; 4) ьо^лахиостл ПСИ для изучения Л! ограничены.

Для шкоаэдльного использования ноэмоаностей Ш аффективно ■ пркмэнеклэ источников поперечных волн и приемного устройства, иозьоляхвдпс изучать как ккиеаатическаа, так и динамические параметры волн. Наиболее порспекгнаиьа считаем иоточадка колебаний, 5 которых 'и качество активных злайантои приманены электрокагнат-гша устройства. Положительной их отличи а - ото стабильность работы и относительная простота' управления. Чтобы понизить частоту генорнруешх калзоанай приманено внешнее расположенно активных элемаитов, коториа прижимаются непосредственно к стенкам скваки-на спзцладыпьч устройством. Это позволяет умоньшть массу излуча-вцих элементов а количество контактов, на которых Происходит по-таря высокочастотных составляэдах колебаний. Этот принцип возбун-даяия поперечных водя защищен авторским свидетельством.

Источник позволяет гэпорировать поперечина волны с частотами до 1500 Г:; в породах, характеризующихся висошш дассниатишиш свойствами. Длины волн при этом составляют доли натра г первые штрн, что позволяет изучать соизмеримые с ниш неоднородности разреза. Определены частотные характеристики и характеристики направленности источника, действующего у поверхности Заши и на удалении от ной, изучены реяиш его использования. Развитие описанной пиша конструкции источника позволило разработать универиаль--^ иш источник, езлактивио излучаздай Р-^'а £Н -волны. Для прио-' ш колебаний в шяракои диапазоне частот разработано устройство, позволяющее осуществлять многоканальную одно-, двух- и трохкошо-ионгнуи регистрацию воли я .скважинах. Оно снабжено приюмныш устройствам! и вида хестких горизонтальных цневмоциландров. Последние НО ПОДВёрЖЗПИ ПЛИЯНИЗ СТОлба КЕДКОСТЛ В СКВаЖИНО, позволит

вопояьзов&ть высокие давления для при&тия сэйсмод^чикоа, что улучаае? условия приема колебаний.- Пиевмошивддрц "объедпаени п приемной устройства с гоэиощью трубчатых рукавов, образующих -еыную конструкцию. Это способствует улучшения азимутальной ориентировки соМсмодатчмкоп.

^активность применения разрабогакяой методики изучения знко-шханическкх свойств грунтоа иллюстрируется слодуедш.м примерами.

Для инженерных целей была выполнены исследования на 18 ооьек-

0

тах. Эффективность матодпкя оценивалась путей срапнешш спроде-ляемях по сейсмическим даниш фнзико-иеханнческпх свойств грантов с лабораторными. Таблица I демонстрирует хорошую сопоставимость результатов.

Таблица I

Наименована» Плотность , г/см3 Модуль деформации, Ша

rpjUTOD дапша ин- дашшэ дашнга пн- данные

яенэрно- сейсмяч. яенерло- . сейсмяч.

геол.мет. метод. reoл.мет. метод.

Г лини делювиальные Г,93 1,99 20 25

Глины аллювиальные 1,95 г.ез 1Э 20

Глинн аллювиально-

делюпиальныэ 2.05 1,97 24 26

Пееок средней крупности 1,72 1,72 29 . 32

1,98 1,90 30 35

Песок гранелкстый 1.89 1,69 зэ 42

Суглинки элювиальный 1.77 1,85 15 Í.I

Большой объем получзиаих дайяих позволяй найти ряд корреляционных уравнений, иопользущах в качество входных параметров скорости пэперечтк роли (см.. табл. 2). ' ' . "

Таблица Я

Уравнение

Коэфи>и- Число циант пар

КОИРО-

ляцпи

Предел»: изменения характеристик

П =(5!,0-6,59-10""^) $ О.ОЭ 17

(36 * П ^ 47) % (135 285) м/с

С - (4, 72• 10~41(ге, 06• 10" '') 0,37 Щ

(0,01 0,07) МПа

(180 й 254) цД)

(1,75^ р ¿2,06) г/см" (133 333) м/с

=■(3,25 & 10 М. 10,54) 0,Св 31

(0,54 ¿У 1,0) (0,13 ^ ^ 0,43)

Три первых у 1!'1ансш;л имзш: теснуи коррз-гизюнную связь, близкую к функциональной. Эхо обьяснлатся наличном иряшй физической связи между процессом распространения сдвиговой волна и структурой грунта. Стшопкз колобагля не передается во летлдах п газах, заполиякдах пори I! триецпш. Увеличение количества последних приводят к умзныгеэшш скорости поперечими воля и наоборот. С пористость» связали такие показателя, как о0ьзшш; вас и сопротивлений едвягу. Для увеличения тесноты связей, кроме вида грунта, слздузт уш газать его генезис и возраст. Последнее шдтяэраууюг слодутждай иримзр. Для глин чвтвзртичного возраста мегд/ И и Ц , С и найден« тссиао лмэйкгю корреляционные «вязи. и<:?.г-у отиш величина;,гн дял кэзозоКожх глин таю« наблыцалтел л шойнзя корреляционная СВЯЗЬ, ИрПЧГДЛ рСГруССЯОННЙЗ ДРЯМЦЗ {««СИОЛЯГаПТСЯ практически параллельна. Объсдпп'лкю ьтях данных в одну совокупность случайных г.олл щп:рэ.?п бн к резкому «ппкпию тоонотн корреляционной св-юи.

и . '

Отдельная проблема, которую удалось решить иригх-ши разработанную методику, является обнаружение крепких вклшенп:1 во вскршно.1 тоадз угольных разрезов и изучение их споЛвтп. Последнее необходимо, чтоб» выделить технологически опасные (для роторной техники) с 20 !4Па. Оценке прочностных свойств включении предасстнуаг их обнаружение, решащеа значение для этого имело использований в качество основного ин!-ор\тглоннсгс параметра поперечных волн. Их скорости и, следовательно, длины . и 2-5 pan меныно, чем у продольных. Это значительно потекло разрешающую способность соис!с!4воклч мзтэдоп. Использование осе-СИММОТрНЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ, ГОНернру].ВД1Х пешорочкзо ВОЛНЫ П ЙЕфОКОМ диапазоне частот позволило, во-первых, упростить процесс интерпретации. Аномальное уменьшение амплитуд гюнерачннх волн up;i просвечивании ЛИ составляет 12 дБ к белое, что значительно ьыш уровня помех. Бо-вторык, усовершенствовавь тохиолоп:» работ и повысить их производительность, т.к. на требуется взаимная орпонти-ровка источника л приемного устройства. Разработана специальная методика наблвдеили, позюлдвдая получать uaxc'-iaxxunut ансмадь-ниЛ »¿факт, В но:; использовано полокэнно о том, что крепкие вкл»-чзиия концентрлруитсл п пределах кэнкроцнвносних горизонтов (Л.В.Лабунскип, 1970). Последние выделяются с комодыз BGH кап зоны повышенных скоростей поперечных шли. Затем проводится K2I.

В применяемых ранее способах просвечивания поперечный голны излучали без учота вероятно;! геометрии ЛН, т.п. без учета взаимной ориентации направления смещения частиц при оозбувдодк колебали:! и формы, и характера залегания ЛИ. Просвэчкпанис выполнялось под произвольным;! углами к граница неоднородности. При этах условиях !.аи шрсягюсть обнаружения слабоконтгастннх ЛИ, а такаю ЛЯ, им.?п.'ц:< г ¡алую мощность. I! ттрабогаиной мотолшке вэаим-

пои расположение излучателя и приемного устройства выбирается

.такт, чхобя угля падения волны на границу ЛИ .превышали предель-■ V

НШ1 угол (-ОгсБт 1М ррН этом ддя исследования ЛН, представля-Улн г.„

собой горизонтально-залегании э линзы, используются ¿>п -

полни. Смещения частиц при их распространении параллельны плоскости мдазчэиия. Названные мари способствуют увеличению аномального аздскга. Подтверждением работоспособности методики слу~ г.ат результата сейсмических исследований, проведенных на разрезах я1£роданскай" и "Березовский" КАТЗКа. Вкявлэшшз аномалии подтвор-дена бурением.

■ Иоалз виявлзная и оконтуривания ЛИ производится оценка их прочностных свойств следукшм образом. По данным ВСП рассчитн-взотся годограф для взаимного гслокзнкя источника и приемной ус-таасЕкд, при которьгх обнаружена аномалия. Из него вычитается на-блвдзнкий годограф. Таким образом определяем уменшзнке времен»

I

прихода волиц Л V из-за прохождения ко высокоскоростному вклю-чзшш. Из выражения = €/{€/ У^-аЬ) окредзлязм скорость поперечной волка в пределах включения и затем оцениваем Со*. » используя её связь со скоростью поперечных волн Ко-

пропорциональности служи произведение плотности., принятой постоянной для исследуемого участка, на некоторую константу, за&юяцуи от тала пород. Сравнение результатов расчета • по оойсмичосшл данным к лабораторнш испытаниям показали пх ; зроиую сходимость. По сейсничеоюш данным беж. включений составило 12-Б4 Ша, по лабораторным - 16-119 Ша.

Шё оддаш приложением разработанной методики явилась оценка прочяоетйых свойств массива пород с цельа оптимизации буровзрывных работ. При расчете Параметров БВР важно знание относительных изменений. прочностных свойств й гассиве, подготавливаемом к

изрину. Изменения крочностних свойств снаэяш, прозд^ 'всего, с; процессами физического и химического швитрпьания пород. Основное влияние оказывают различима систеш трещин. Л а:« о б случаях, когда геологический разрез представлен одной или двумя литоло-гичэекиш раэностлмн пород из-за локалышх азмзквний, свлзанин,; с выветриванием, се:Ь;.тс-гсолог;1часкио усласия скального тссиьа сои-ню слогтц. Поэтому основной задачой била получение сведений о раоиродвлапии пск*речиих волн в слохнспоотроаннои массиве, неоднородности которого ограничены как помощности,' так п по простирания.

Сведения о распределении Ц по вертикали получаац из ВСД. Увязла их в слоке пород выполняется с помощью Ш. При этом используется луч; 1 просвечивания, но пересокаыщна скоростнио границы, Ендолашшз по ВСП. Такая изсодака позволяет кзбожать сложностей при обработка и повноить достоверность результатов. В результата работ, проведенных на разреза "Красногорский" Кузбасса, построена разрезн, отображзздаа распределение прочностных свойств в блоке пород, подготавливаемом к взрыву. Материал« оценивались геологической службой разроза. Било отмечено соответствие полученных с помощью сойсмики сзздзний 0 состоянии где он ел пород циеэднмся априорна«,! данным об участке работ. Направление узких зон поии-женипх значений )сл. совпадают с ориентировкой существующих на участко систем трещин. Полоамние границы между алевролиты и песчаниката так:« соответствует геологическим данным. Проведено ераиюш'.а результатов определения Сеж по сейсмическим дапнш и на образцах, отобранных на участке работ. По сейсгаченклм данным Оса изменяется в пределах 15-140 Ша, по данным лабораториях нслитаяий - 17-130 Ша, т.о. практически в одних пределах.

Сейсмические исследования но приведвнной методике мэгут бить

17 . .

Евздони в состав EBP без нарушения суцаотвущдго технологического ццкла последних. Дело в том, что скорость сидения буровых работ ниже геофизических. Последние могут проводиться в период иажлу началом бурения взрывных скважин и и:: зарядкой ВВ. Например, устул размерами 250x30x20 м был изучен в течение 14 часов. Детальное изучение распределения прочностных свойств пород позволяет рационально разместить заряд ВВ. Попутно определяется уровень грунтовых £0д, значив которого необходимо для выбора .lima ВЗ.

00.40.ыз результаты работа.

В результате проведенных исследований установлено следующее.

1. Разработана универсальная методика детального изучения фи-знко-мзханичесхснх свойств грунтоп. Методика базируется на комплекса сквазшших методов в составе вертикального сейсмического профилирования и шжскваякнного просвечивания и позволяет изучать флзико-мзханические свойства дисперсных и скальных грунтов.

2. Обоснована эффективность применения для исследования свойств ВШ3 многоволновой сейсшки. Показано, что использование поперечных волн позволяет повысить разрешавшую способность методов э условиях разреза, характеризующегося високкм поглощением сейсмических волн.

3. Разработаны источники для возбуждения сейсмических колебаний на поверхности я в скважинах, изучены их характеристик! н условия применения. При исследовании словнопостроенкых сред эф- . фвктншш оаесиммзгрнтше источники вращения, обладающие высокой • частотой но отношению к поперечным волнам. Скапанный источник ■ с внешним расположением излучающих элементов генерирует гаризои-гально-пол«рязова1шие попорэчннэ казан о частота;,ат до 1500 Гц в рд'.снепсинх н' •внвотрэли?» (жальниг'тунгах. Для приема высокочас-.

в

то-мшх кола;! гаки ра^райотаиц устройства, поэьолладне осуществлять глогоканальиуа одно-, двух- и трехкомпоивнтную регистрами про-ДОЛ1.ИШГ ц попорйшшх саля в скважинах.

4. Разработана мвтодака обнаружения лочальных неоднородности;! и изучения ах свойств в 0:1/0.110иоглосщкециж средах. Покапано, чга уьздячеилз оисгтыюго г-Ыокга достигаэтся иросва-чяваниоы

иа ПОИОрО'ШНХ ЬОЛШХ, ИоЛЯрЯЗОШШт Й ПЛОСКОСТИ Е1Ш)ЧСШ!Я, илд

углами, превышающими крятячзои'.й. Изоб>:од:;нио предварительна! сведения о вероятной фарио и характера вал&гакня локальном неоднородности могут бить получены по данным БОИ.

5. Установлены новые корреляиношшз' зоваекмоееи шзд/ клиега-тячоскима параметра!,ш поперечных воля я ^язико-цохшшчесюяп ивоНотааки грунтов. Увеличение тесяоти когпел.пщошн.'г слязе!1 достигается при учато геиззиса и юзрас:та грунтов.

6. Разработана иетодака сценка взркпаоцосг:; парад. Уатаяоало • но, что для деле:! оптажалядп буросзпцьклх рл'Ьт достаточна спадения об относительных изменаптшх яро'местш« свойств, определимых яа основе их связи со скоростями поперечных воля. Пое,ле,яша янляотся одипствзкшм входнчгл параметра» яра расчете сопротивления пород одноосному сжатвп, т.к. ойшакш платность тхзг йитт. принята постоянной для данного вида грунта по априоризм соединяли.

Родоса аадцэдринр »о^тдаацц.

I. Применение комплекса скшжшшис штодои в составе взртн-•■«ального сеНсничзского прой-пллровгшя и межскеанинного просяечи-мяния с проицуцестзанаим испальзоашюи поперечных гол!! нозводч- ' гт детально изучать (¿пзнко-махпяичзскнв свойства дяснареинх.и •кальках грунта». Для увеличения разрааак.>:;а;! способности о|фвк-< лг-но илпо.изогпнпп кчк г-тюматичеешк, тек л дшимичеокях пара«

! отрав взлц в широком диапазона частот: 100-1500 Гц.

2. Для изучения слсеноцостроенных сред в верхней части разреза эффективно применение наземных и омвожишшх осесншзтркчянх источников вращения, генернрущкх поперечные волны.

3. При изучении локальных неоднородностеа целесообразно использовать поперечные волны, поляризованные в плоскости включения,

прп зтом просвечивали« выполнять под углам, превышающими критический.

4. Ряд фнзико-моханяческих характеристик грунтов: пористость,, удельное сцепление, объеьмуп плртность целесообразно определять,

' используя поперечине волны. Для увеличения тзеноты корреляционных связей следует учитывать генезис м возраст грунтов.

Основное содержание диссертации изложено в сдедуведах печатных работах: •

1. Оценка параметров горного массива с помощью сейсморазведки. -Б сб.: Вклад молодых ученых в решение задач технического по-рзвоорулшния предприятий области: Тез.докл. обл.научяо-вракт. кбнф., Челябинск, 1389, с.61-62.

2. Расчет оптимальных параметров буровзрывных работ по сейсмическим даникл. -В сб.: Вычислительный эксперимент и его привело-низ при разработке высокопроизводитольянх технологий: Тез.докл. 17 Всесоюзной иаучно-техн.коиф., К.,1389, с 30-31 (соавторы Р.Р.Шагабутдинов, А.Л.1уковский).

. 3. Определение физико-кехаянчаекпх свойств рыхлых грунтов ггрп помощи сейсмокаротажа. Ип-т г'еофлзккп УрО ДИ СССГ, Спордловск, 1990, Деп. 20.08.90, № 4695-ВЗО.

4. Методические особзнности свйсмокаротаиа прп штанернпх изысканиях. Ин-т геофизики уро /л СС^Р, Свердловск, Доп.

' 20.08.90, Ш 4597-ГОО. .

5. Источник поаеречних волн. З.й 4751374/24 {Г..3861) от 23.10.89, решение о выдаче А.С. от 21.12.90.

• 6. Ввделениэ "крепких включений" и оценка массива вскрышных пород методами скважинкой сейсморазведки,- В сб.: Совершенствование технологически* процессов добычи угля открытш способом. НИИОГР, Чэлябинск, 1990,: с.154-160.

7. Источники горизонтально-поляризованных поперечных волн в малоглубинной. сейсьика. Сб.научи.тр. ЙШОГР, Челябинск, 1990, с.Ш-Щ (соавтор А.А.Куковскнй).

. 8. Применение сойсмокаротаяа при инженерных изысканиях. Инженерная гаология, 1991, Ы., Наука, И, с.92-98.

9. Разработка геолого-геофязичаских методов а средств оценка состояния вокр одного массива. Уголь, М., Недра, №3, с.60-63 (соавторы Л.В.Дайунский, Н.Й.Демвденко). . .