98256

Комплекс геофізичний методів при пошуку будівельних матеріалів. Комплекс геофізичних методів при інженерно-геологічних дослідженнях (карстові процеси)

Реферат

География, геология и геодезия

Глини. Родовища глин підрозділяються по мінералогічному складу на каолінітові, гідрослюдисті та ін., а за генетичними признаками на залишкові (алювіальні), що є продуктами вивітрювання, і осадові (делювіальні, алювіальні), представлені переміщеними з місця утворення продуктами кори вивітрювання .

Украинкский

2015-10-30

180 KB

0 чел.

Міністерство освіти та науки молоді та спорту

Київський Національний університет ім. Тараса Шевченка

ННІ “ Інститут геології ”

Кафедра геофізики

Реферат

З дисципліни: “ Комплексування геофізичніх методів

Тема:

“Комплекс геофізичний методів при пошуку  будівельних  матеріалів;

Комплекс геофізичних методів при інженерно геологічних дослідженнях ( карстові процеси )

Виконав:

Куртий Володимир Олегович

Перевірив:

Онищук Іван Іванович

2015 рік

Комплекс геофізичний методів при пошуку  будівельних  матеріалів

Глини. Родовища глин підрозділяються по мінералогічному складу на каолінітові, гідрослюдисті та ін., а за генетичними признаками на залишкові (алювіальні), що є продуктами вивітрювання, і осадові (делювіальні, алювіальні), представлені переміщеними з місця утворення продуктами кори вивітрювання .

Глинисті породи відрізняються від вміщаючих накопичень питомим електричним опором, поляризацією, природною радіоактивністю, швидкістю пружних коливань, меншою мірою щільністю і магнітною сприйнятливістю.

Електричні властивості (поляризованість і опір) глинистих утворень визначають їх літолого - фаціальними особливостями, гранулометричним складом, водонасиченістю і ступенем мінералізаціі.

Опір глинистих порід зазвичай змінюється від одиниць до десятків                  ( 30 – 60 Ом·м) і рідше перших сотень ( 100 – 150 Ом·м ). Вміщують породи (теригенні і карбонатні) мають значно більший електричний опір                                     (сотні  і тисячі Ом·м).

Залежно від співвідношення піщаних і глинистих фракцій в досить широких межах змінюється і параметр поляризації  порід (практично від 0 для чистих глин і пісків до 3 - 4% для супісків, суглинків).

За параметром поляризації супіски  і суглинки в розрізі виділяються більш упевнено, ніж по питомому  електричному опору. Це створить передумову для застосування методу ВЕЗ – ВП на родовищ глин складної геологічної будови ( різко мінлива потужність продуктивної товщі, відсутність чітких кордонів з продуктивної товщі, наявність великої кількості виклинюючих щарів  пісків, супіків, суглинків).

Пружні властивості глинистих порід різняться в залежності від вміщуючих в них алевролітової і піщаної фракції. У суглинках і                             грубо - піщаних глинах швидкість поширення пружних коливань зазвичай варіює від 0,3 до 0,5, а в піщаних глинах - 0,9 – 1,4 ,а у                                           в'язких глинах -  1,3 – 2,1, а в щільних породах – 4 –6 км / с.

Вміщаючі теригенні породи часто характеризуються сумарним значеннями розповсюдженості пружних хвиль, у зв'язку з чим використання сейсморозвідки рентабельно  тільки у сприятливих умовах.

Ряд фізичних параметрів порід (в'язкість, вологість, статичні і динамічні параметри) можна отримати за допомогою пенетраціонно - каротажного методу.

Зазначені вище фізичні характеристики глин і вміщуючих  порід сприяють широкому застосуванню при пошуках і розвідці родовищ методів електророзвідки, в першу чергу різних модифікацій електрозондування.

Методи гравірозвідки і магніторозвідки можуть бути залучені в комплекс тільки при наявності диференціації відкладів розрізу по щільності і магнітних властивостях.

При літологічному розчленуванні порід розрізу поряд з наземними геофізичними методами доцільно ширше застосовувати геофізичні методи досліджень свердловин (ГК, ПС, КС, пенетраціонний каротаж), які дозволяють не тільки провести детальне геологічне розчленування розрізу, а й уточнити дані про фізичні параметри розріза.

Аналіз національних і зарубіжних робіт дозволяє намітити наступну стадійність  комплексність геофізичних досліджень при пошуках і розвідці родовищ глин:

1. На стадії пошуків на першому етапі рекомендується проведення робіт методом електророзвідки (ВЕЗ, СЕП) масштабу 1: 50000 з виділенням перспективних ділянок для деталізації та попередньої розвідки.

2. На стадії пошуко - оціночних робіт та попередньої розвідки родовищ використовуються методи електророзвідки (ВЕЗ, СЕП). Роботи цими методами виконуються в масштабі 1 : 10000.

У комплекс включаються також методи сейсморозвідки, пенетраціонного каротажу, буріння параметричних свердловин з проведенням каротажних досліджень (ГК, КС, ПС), рідше використовуються методи гравірозвідки і магніторозвідки.

Піски і піщано-гравійні матеріали.

До розглянутих видах сировини відносяться піски, піщано – гравійні, гравійно – галькові, галечно – валунні пухкі або слабозцементовані відклади.  За розмірами уламків порід і зерен мінералів вони поділяються на піски               (0,05 – 2 мм), гравій (2 – 10 мм), гальку (10 – 100 мм), валуни (більше > 100мм) і брили (більше > 1000 мм).

У будові родовищ основних генетичних типів беруть участь алювіальні, флювіогляціальні, моренні, еолові, морські та озерні відклади.                               Вони представлені лінзами і пластоподібними відкладами потужністю від одиниць до перших десятків метрів.

В продуктивній товщі часто зустрічаються лінзи супісків, суглинків. Наявність останніх і мінливість продуктивної товщі різні потужності обумовлюють складну будову родовищ даного типу.

Від вміщаючих порід  піщано – гравійні відклади  відрізняються по ряду фізичних параметрів. Електричний опір піщано – гравійних сумішей в кілька, а іноді й у десятки разів перевищує опір вміщаючих порід. Залежно від літологічного складу і обводнення порід їх опір коливається в широких межах (від 50 до 7000 Ом · м); помітно відрізняються ці породи і по поляризації.                Це обумовлює широке застосування при пошуках і розвідці методів електророзвідки (ВЕЗ, СЕП, КЕП, ВП).

Магнітна сприйнятливість пісків і піщано – глинистих утворень не перевищує 30 · 10-5 од. СІ, в той час як піщано - гравійні суміші (з галькою порід ультраосновного, основного та середнього складу) мають підвищену магнітною сприйнятливістю (до 30· 10-3 од. СІ), що створює передумови для застосування в окремих випадках методу магніторозвідки.                              

Розрахунки показують, що при наявності гравію з високою намагніченістю магнітний ефект може досягати 100 нТл і більше. Матеріали каротажних досліджень ( КС, ГК ) забезпечують надійне детальне літологіче розчленування продуктивної товщі, визначення потужності і                              геолого – геофізичних характеристик окремих  порід.

В окремих сприятливих випадках при пошуках стародавніх долин, перспективних на ці відклади, з успіхом застосовуються методи сейсморозвідки та градієнтометрії.

Огляд національних і зарубіжних робіт показує, що основними геофізичними методами досліджень при пошуках піщано – гравійних родовищ на сучасному етапі є методи електророзвідки на постійному струмі. Для пошуків і розвідки даного типу родовищ рекомендується наступна послідовність робіт:

1. Вивчення геологічної обстановки району досліджень, фізичних передумов постановки геофізичних методів з метою вибору раціонального комплексу методів і методик робіт.

  1.  Проведення найбільш мобільних і дешевих видів електророзвідуючих робіт (ВЕЗ, СЕП, КЕП).

На стадії загальних пошуків найбільш доцільним є проводити майданні роботи методом ВЕЗ в масштабі 1: 100 000 ; 1: 50000 для виявлення ділянок поширення піщано – гравійних відкладів з мінімальною потужністю розкриву. На виявленних перспективних ділянках застосовується комплекс геофізичних методів для уточнення геологічної будови родовища. У цей комплекс входять методи магніторозвідки, гравірозвідки, сейсморозвідки. На виявлених перспективних ділянках проводячи  детальні пошукові та                               пошуково – оціночні роботи в масштабі 1: 25000 ; 1: 10000.

3. Одночасно з детальними геофізичними дослідженнями проводиться параметричне буріння в обсязі 5 – 10 свердловин з проведенням комплексу каротажних досліджень, що включають в себе в обов'язковому порядку методи КС, ГК. Ці роботи проводяться з метою уточнення положення між  геологічною обстановкою виявленого родовища, визначення фізичних параметрів порід розрізу.

Будівельне каміння.

В якості будівельних і облицювальних матеріалів в промисловості широко використовуються вивержені і метаморфічні породи: граніти, гранодіорити, базальти, гнейси і так далі.

При пошуках і розвідці родовищ будівельних матеріалів геофізичні методи в значній мірі допомагають локалізувати найбільш перспективні площі, а також забезпечують вивчення тектонічної будови родовищ, простежування зон тріщинуватості, виділення петрографічних різниць порід.

Зазвичай родовища перекриті теригенними пухкими                                 піщано – глинистими відкладеннями. Фізичні передумови для використання геофізичних методів з метою їх пошуків і розвідки заключаються в наступному.

Опір скельних порід досягає  ( 3 · 103 - 2 · 104 Ом·м ) у той час як опір перекриваючих  піщано – глинистих відкладень змінюється від перших десятків до сотень Ом · м.

Зони порушень в скельних породах зазвичай збагачені глинистим матеріалом, обводнені і опір їх утворень падає до перших десятків - сотень               Ом · м. Все це створює передумови для надійного використання методів електророзвідки.

Ефективним геофізичним методом для даного типу родовищ слід вважати  сейсморозвідку МПВ. Швидкість поширення пружних хвиль в                           піщано – глинистих відкладах коливається в межах 300 –  2500 м / с, в той час як в скельних породах вона досягає 4500 - 8000 м / с. Зони знижених швидкостей в скельних породах відповідають зонам розщільненням або  порушеням.

Для літологічного розчленування пород з  успіхом застосовується високоточна магніторозвідка, за результатами якої виділяються різні комплекси порід фундаменту.

При детальній розвідці родовища будівельних каменів ("Кар'єр" Гомельської області, М.В. Гарбар, Ю.А. Бабкін) перед геофізичними методами ставили завдання:

1. Визначення глибини залягання покрівлі кристалічного фундаменту;

2. Вивчення ступеня тріщинуватості кристалічних порід; ,

3. Виділення петрофізичних різниць порід;

Для вирішення цих завдань застосовувалася електророзвідка методами ВЕЗ, КЕП, мікро – магнітна зйомка (по мережі 2,5x2,5 м, по окремих майданчикам розміром 50x50 м) і структурному дешифруванню.

Метод ВЕЗ виконувалися по мережі 20 х 20 м, величина розносів                      АВ становила 100 м.

Метод КЕП використовувались для виявлення та картування зони дроблення в породах кристалічного фундаменту, а також в комплексі з                  мікро – магнітною зйомкою для вивчення ступеня тріщинуватості порід фундаменту. Структурне дешифрування використовувалося для виділення розривних порушень.

В результаті виконаних робіт була побудована карта магнітного поля ділянки, схема роз напрямків мікро – магнітних аномалій, графіки рк по КЕП.

Спільний аналіз отриманих матеріалів КЕП, ВЕЗ, структурного дешифрування і мікро – магнітної зйомки дозволив побудувати                     структурно – тектонічні карти з виділеними комплексами порід кристалічного фундаменту.

Схема роз напрямків мікро – магнітних аномалій дала можливість отримати детальні відомості про тріщинуватість порід ділянки, орієнтуванні основних напрямів і кільсних взаємозв'язах між тріщинами різних напрямків.

Карбонатна сировина.

Родовища карбонатних порід – вапняків, доломіту, мармурів, магнезитів             і кряйдяно – мергельних відкладів –  в основному приурочені до карбонатних товщ.

Особливістю даного типу родовищ є широке поширення карстових явищ, що вельми ускладнює їх розвідку і розробку. Тому перед геофізичними методами окрім традиційних завдань вивчення загального структурного положення родовища ставляться завдання спеціального дослідження карстових явищ.

Відмінність фізичних властивостей гірських порід дозволяє використовувати широкий арсенал геофізичних методів, які на різних стадіях геологорозвідувальних робіт забезпечують вирішення наступних геологічних завдань (П.В. Вишневський та ін., 1977):

1. Уточнення особливостей геологічної будови, структурно тектонічне районування та попередня оцінка закарстованості досліджуваних площ.

2. Виявлення та трасування тектонічних порушень, інтрузивних тіл                              ерозійно – карстових зон.

3. Картування покрівлі найбільш збережених карбонатних порід і виділення інтенсивно роздроблених і зруйнованих ділянок.

4. Картування карстових порожнин в покрівлі і всередині карбонатного масиву, визначення їх розмірів і глибин залягання.

Перші два завдання зазвичай вирішуються при регіональних,                   середньо – і великомасштабних геолого знімальних і геофізичних роботах, тому можна обмежитися виконанням узагальненням, та аналізом                              переінтерпретації  наявних геолого-геофізичних матеріалів.

Дані магнітної  і гравіметричної зйомок використовуються для уточнення основних особливостей геологічної будови, структурно – тектонічного районування, простеження тектонічних порушень і так далі.

Виявлення та трасування ділянок закарстованості, підвищеної тріщинуватості і обводнення порід здійснюється шляхом проведення цілеспрямованих геофізичних робіт.

Ці роботи виконуються методами ВЕЗ, КВЕЗ по мережі 500x500; 500x1000 м. Одночасно проводяться геофізичні дослідження свердловин                (КС, ПС, БКЗ, кавернометрія), що забезпечують літолого – стратиграфіче розчленування розрізу і прив'язку геоелектричних горизонтів, а також виділення зон закарстованості.

На стадії пошуків, як правило, проводяться роботи методами СЕП, а в особливо цікавих і складних в геологічному відношенні місцях - методами КЕП, ДЕП.

На родовищах карбонатних порід геосінклінальних областей в розрізі нерідко присутні породи з підвищеною радіоактивністю і магнітною сприйнятливістю, що обумовлює застосування методів магніторозвідки і радіометричних досліджень.

Методами граві – і сейсморозвідки в комплексі з електророзвідкою виявляються зони і ділянки різкої зміни потужності пухких відкладів, картуються поглиблення покрівлі карбонатного масиву і оцінюються їх розміри.

Матеріали геофізичних досліджень запезпечують більш достовірну оцінку запасів корисної копалини, обсягів закарстованних порід, дозволяють обгрунтовано підійти до вибору раціональної системи розробки та експлуатації родовища.

Геофізичні дослідження виконуються переважно за профілями, відстань між якими коливається від перших десятків до перших сотень метрів і визначається ступенем детальності робіт.

На стадії пошуково – розвідувальних робіт з метою вивчення будови родовища доцільно застосування комплексу свердловинно геофізичних досліджень.

Так, на Негребском родовищі доломітового мармуру, розташованому в північно – західній частині Українського щита, для ув'язки продуктивних інтервалів в міжсвердловинному просторі з успіхом застосовувалися методи елсктро –  і гамма – каротажу, а також методи електричної кореляції і радіохвильового просвічування. На стадії детальної розвідки родовища використовувалася сейсморозвідка, за результатами якої виділені ділянки з низькою граничною швидкістю, відповідні найбільш тріщинуватих відкладам доломіту.

Комплекс геофізичних методів при інженерно геологічних дослідженнях ( карстові процеси )

Загальні відомості

Спеціалізованим видом геологічного картування є інженерно-геологічні зйомки. Геофізичні дослідження, супроводжуючі інженерно - геологічні зйомки, проводяться з метою докладного дослідження літології, тріщиноватості, вивітрювання, тектоніки, фізико-механічних властивостей порід, що складають саму верхню частину земної кори.

При мілко - і середньомасштабних дослідженнях інженерно-геологічні зйомки звичайно виконуються спільно з гідрогеологічними, що істотно підвищує геолого-економічну ефективність робіт. При цьому геофізичні методи, супроводжуючі інженерно-геологічні зйомки, направлені в основному на вивчення фізико-геологічних явищ (сейсмічності, динаміки тектонічних елементів і ін.), інженерно-геологічних процесів (обвалів, утворення карстових зон і ін.) і фізико-технічних параметрів (густини і електропровідності порід, динамічних модулів пружності, температурних умов і ін.). В цілому методика проведення геофізичних досліджень на цих стадіях багато в чому аналогічна геологічному картированию.

Розвиваються інженерно-геологічні дослідження з метою рішення таких важливих народногосподарських задач, як вивчення і прогноз екзогенних геологічних процесів (обвалів, селів), охорона навколишнього середовища і ін.

Геофізичні методи використовуються на всіх стадіях інженерно-геологічних робіт. Їх раціональних комплекс в основному визначається поставленими задачами, геологічною будовою площі робіт, інженерно-геологічними і геоморфологічними умовами. Провідними стадіями інженерно-геологічних досліджень є інженерно-геологічна зйомка і дослідження площ майбутнього будівництва або розвитку екзогенних геологічних процесів.

Інженерно-геологічна зйомка підрозділяється по масштабах на три основні категорії: дрібномасштабна (1:1000000, 1:500000), середньомасштабна (1:200000, 1:100000) і великомасштабна (1:50000, 1:25000). По кінцевій меті розрізняють загальну (державну) і спеціалізовану зйомки. Як правило, спеціалізована зйомка є комплексною, тобто гідрогеологічною і інженерно-геологічною, і здійснюється у великому масштабі.

Основа будь-яких інженерно-геологічних зйомок – цілеспрямоване вивчення геологічної будови верхньої частини розрізу (літології, трещінуватості, вивітрювання, фізичних і механічних властивостей порід і т.д.) інженерно-геологічні дослідження площ майбутнього будівництва можуть здійснюватися в дуже детальному (1:500 – 1:1000) масштабі, щоб найбільш детально вивчити особливості геологічної будови і властивостей порід. Аналогічно проводять дослідження і на ділянках розвитку екзогенних геологічних процесів, переслідуючи також мету одержати інформацію для їх прогнозу.

Інженерно - геологічна зйомка супроводжується бурінням картованних, структурних, пошукових, параметричних, спостереженних і інших свердловин. Одна з головних задач геофізичних методів полягає в тому, щоб дати обґрунтовування для найраціональнішого розміщення свердловин і по можливості скоротити об'єми буріння.

Вживання геофізичних методів характеризується цілим рядом технологічних особливостей тим, що при інженерно-геологічних дослідженнях:

- увага звертається не тільки на вивчення геометрії середовища, але і на докладне дослідження фізичних властивостей і характеристик окремих горизонтів і комплексів порід;

- більшу увагу надається вивченню і прогнозу різних геологічних процесів (тепломасопереносу в зоні аерації, обвалам, селям і ін.);

- вимагається вивчати розріз у великому діапазоні глибин, причому найдокладнішим чином його верхню частину – до глибини 25-50 м.

Як основні технологічні особливості можна відзначити:

1) виробництво режимних геофізичних вимірювань різними методами у зв'язку з вивченням і прогнозом геологічних процесів, а також у зв'язку з прогнозом і ретрогнозом інженерно-геологічних умов;

2) вживання самої високочутливої геофізичної апаратури, що пояснюється малими амплітудами аномальних проявів фізичних полів, літологією і властивостями фільтрацій розрізів і т.п.;

3) використовування нових геофізичних методів у зв'язку з необхідністю якнайповнішого і оперативного рішення поставлених задач, складність яких швидко зростає.

Інженерно-геологічні зйомки

У даний час основними категоріями державних зйомок є інженерно-геологічна зйомки  середнього масштабу. Дрібномасштабні зйомки проводять тільки в самим маловивчених труднодоступних районах. Коли середньомасштабна зйомка супроводжує гідрогеологічну, геофізичні дослідження направлені, крім рішення гідрогеологічних задач, на а) площадкове інженерно-геологічне картування; б) вивчення інженерно-геологічних властивостей порід; в) дослідження екзогенних геологічних процесів. Глибинність досліджень звичайно складає 10-20м.

Інженерно-геологічні побудови за геофізичними даними спираються спочатку на площадкові дослідження, а потім на дослідження на ключових ділянках. Площадкове інженерно-геологічне картування направлене на виділення головних стратиграфо - генетичних і літолого - фаціальних комплексів порід. Одночасно при картировании здійснюється вивчення інженерно-геологічних властивостей порід і екзогенних геологічних процесів.  Дослідження процесів здійснюється на основі вивчення геометрії геологічного середовища, оцінки літологічного складу порід і їх інженерно-геологічних властивостей. При вивченні останніх основну увагу надається пористості рихлих порід, корозійним властивостям і засоленности ґрунтів (методи електророзвідки), тріщинуватості скельних утворень і льодистості многолітнемерзлих порід (методи електро - і сейсморозвідки), несучій здатності і пружним константам порід (методи сейсморозвідки), густині і природній вогкості ґрунтів (методи радіометрії).

При будівництві споруд геофізичні методи застосовуються при проектуванні інженерних споруд, в процесі будівництва і при режимних спостереженнях.  У вказаних областях геофізичні методи вирішують наступні задачі:

1) створення геометричної моделі умов залягання гірських порід;

2) вивчення властивостей і залягання гірських порід;

3) дослідження змін властивостей і залягання гірських порід з часом і процесів деформації гірсько-геометричної моделі в результаті діяльності людини.

Основним методом вивчення умов залягання гірських порід, оцінки мінералізації підземних вод і особливостей їх фільтрації є електророзвідка. При будівництві крупних споруд використовується сейсморозвідка, яка дає надійні відомості про положення геологічних тіл і про їх фізико-механічні властивості, що враховуються при проектуванні і будівництві. Ядерно-фізичні методи використовуються при вивченні водно-фізичних і фізико-механічних властивостей ґрунтів. Термометрія має велике значення при вивченні термальних вод і дослідженнях, що проводяться в областях розвитку багатолітньої мерзлоти. Використовування граві - і магніторозвідки обмежено рішенням приватних задач. Геофізичні дослідження можуть проводиться в аэро- і космічному варіантах, з поверхні землі, у водному середовищі, на акваторіях, в бурових свердловинах і в гірських виробленнях.

У зв'язку з тим, що інженерно-геологічна зона безперервно змінює свій стан з часом, тобто відбуваються зміни фізико-механічних властивостей ґрунтів і матеріалів, міняються електричні і термічні поля пружних коливань, виникає необхідність вивчати ці зміни. З цією метою проводяться режимні геофізичні спостереження, при яких дотримується незмінність точок, а проміжки часу між спостереженнями і циклами спостережень вибираються залежно від швидкості протікання процесу, що вивчається. На підставі кореляції можна одержати відомості, необхідні для прогнозування інженерно-геологічних процесів.

Геофізичні дослідження при інженерно-геологічних дослідження виконуються на всіх стадіях досліджень в поєднанні з іншими видами інженерно-геологічних робіт. Геофізичні методи дозволяють визначити склад і потужність рихлих четвертинних відкладів, виявити літологічну будову гірських порід, тектонічних порушень і зон підвищеної тріщинуватості, визначити склад, стан і властивості ґрунтів в масиві їх зміни, виявити і вивчити геологічні і інженерно-геологічні процеси, провести моніторинг небезпечних геологічних і інженерно-геологічних процесів, сейсмічне мікрорайонування території.

Методи геофізичних досліджень і їх склад визначаються залежно від вирішуваних задач і конкретних інженерно-геологічних умов. Найбільш ефективно геофізичні методи досліджень використовуються при вивченні неоднорідних геологічних тіл, коли їх геофізичні характеристики істотно відрізняються один від одного. Визначення об'ємів геофізичних робіт визначається залежно від характеру вирішуваних задач.

Для забезпечення достовірності і точності інтерпретації результатів геофізичних досліджень проводяться параметричні вимірювання на опорних ділянках, на яких здійснюється вивчення геологічного середовища з використанням комплексу інших видів робіт (буріння свердловин, проходки шурфів, зондування, з визначенням характеристик ґрунтів).

Для вивчення cтану ґрунтів під фундаментами будівель і споруд можуть бути використані методи газово-еманаційні, що забезпечують незалежність результатів вимірювань від електричних і механічних перешкод. Методи газово-еманацій, засновані на просторово-часовому зв'язку полів радіоактивних і газових еманацій, поєднують з міжскважинним сейсмоакустичним просвічуванням ґрунтів під фундаментами споруд з метою оцінки можливої зміни їх фізико-механічних характеристик.

Геофізичні методи при інженерно-геологічних дослідженнях

За допомогою геофізичних методів можна вирішити ряд важливих інженерно-геологічних задач. При проведенні інженерно-геологічних досліджень часто використовують електророзвідувальні методи (вертикальне електричне зондування (ВЕЗ) і електропрофілювання) і сейсморозвідку по методу заломлених хвиль (МПВ).

Геофізичні методи дозволяють:

- знайти крупні аномалії в будові геологічного середовища (пустоти, зони тріщин);

- виявити геологічну і гідрогеологічну будову досліджуваної області геологічного середовища;

- оцінити її деякі колективні властивості (пористість, тріщинуватість, водонасиченість, пружні властивості).

Методом ВЕЗ встановлюють положення границь між геологічними тілами, що розрізняються електричним опором і поляризуємістю. В процесі інженерно-геологічних зйомок для визначення положення границь в латеральній площині застосовують електричну профілізацію.

Для встановлення положення границь між геологічними тілами, виявлення і трасування зон тектонічних порушень і зон тріщинуватості, визначення положення рівня ґрунтових вод (РГВ) застосовується сейсморозвідка МПВ. З її допомогою встановлюють границю між рихлими поверхневими відкладеннями і корінними породами, приблизно визначають потужність площадкової кори вивітрювання і виявляють границі лінійної кори.

Таким чином, вживання геофізичних методів найбільш часто переслідує мету отримання геометричних моделей досліджуваної області геологічного середовища, гідрогеологічної і геологічної будови і ін. Електророзвідувальні методи застосовують і в ході вивчення ЕГП, головним чином карстового і обвального. За даними А. А. Огильві, при найсприятливішому співвідношенні електричних опорів карстові порожнини ізометричної форми можна знайти, якщо їх центри розташовані на глибині, що не перевищує двох їх діаметрів.

За наявності протяжних карстових порожнин електророзвідувальні профілі розташовують в декількох перетинах перпендикулярно до довгої осі порожнини і при кореляції даних вимірювань на профілях оконтуривают порожнина. Для виявлення елементів орієнтування зон карстових порожнин можна застосовувати кругове електричне зондування. Простягання зони, до якої приурочені карстові порожнини, виявляється за допомогою кругових діаграм.

Тіло обвалу і незміщені породи за межами поверхні відділення розрізняються електричними і сейсмічними властивостями, що робить можливим вживання геофізичних методів при вивченні зсувного процесу.

Задачі, вирішувані при цьому:

  1.  Картування зсувних відкладень.
  2.  Встановлення положення поверхні відділення і ковзання.
  3.  Визначення положення РГВ.
  4.  Виявлення структури поля вогкості.
  5.  Вивчення режиму вогкості тіла зсуву і зсувних накопичень.

Задачі 1, 2,3 розв'язуються методами сейсморозвідки МПВ і ВЕЗ.                        Задачі 4 і 5 можуть бути вирішені методами опорів, природних потенціалів і термометрії. З погляду прогнозу зсувного процесу надзвичайно важливе вивчення режиму зсувного схилу в стадію підготовки обвального зсуву. Зменшення міцності порід при підготовці обвалу супроводжується збільшенням швидкості повздовжніх і поперечних хвиль і коефіцієнтів їх загасання. Ця обставина дозволяє використовувати сейсморозвідку МПВ для отримання даних про режим властивостей порід обвального схилу і у результаті — про режим коефіцієнта стійкості.

У процесі інженерно-геологічних досліджень використовують радіоізотопні методи. Метод поглинання γ-випромінювання застосовують для визначення густини ґрунту. В основі методу лежить залежність між частками поглинального грунтом γ - випромінювання проходячого через нього, і масою ґрунту. Густина грунту визначається з точністю ±0,01 г/см3. Об'єм польової проби - 0,015 м3.

Другим методом визначення густини є метод розсіяного γ-випромінювання. Інтенсивність розсіяного випромінювання залежить від густини середовища, енергії потоку γ-частин і відстані між джерелом γ-проміння і детектором. Вимірюється інтенсивність розсіяного γ-випромінювання. В умовах стабілізації двох останніх чинників можна визначати густину грунту. Вогкість грунту можна встановити методом розсіяного нейтронного випромінювання.

Види інженерно-геологічних досліджень

Інженерно - геологічні вишукування можуть включати в себе аерофотозйомку, маршрутні спостереження, проходку гірничих виробок, геофізичні дослідження, польові дослідження властивостей ґрунтів, лабораторні дослідження складу та властивостей ґрунтів і хімічного складу підземних вод, дослідно-фільтраційні роботи , стаціонарні спостереження.

Перед проектуванням крупних промислових підприємств та населених пунктів виникає необхідність у даних про загальні інженерно-геологічні умови великих площ. При цьому суттєву увагу приділяють вивченню геоморфологічних умов. Так, при описуванні річкових долин відмічають наявність терас, їхні типи (ерозійні, акумулятивні), ширину, висоту та ін. Для територій розвитку карстових процесів характерна наявність такого геоморфологічного елемента, як карстові западини. Горбистість рельєфу, наявність своєрідних терас у межах схилів і тріщин на земній поверхні в багатьох випадках є ознакою зсувних процесів. Усі ці особливості мікрорельєфу можуть бути виявлені за результатами аерофотозйомки. У теперішній час велике розповсюдження одержали геофізичні методи досліджень, які дозволяють прискорити і підвищити точність інженерно-геологічних вишукувань.

Ці методи застосовуються для дослідження в природних умовах процесів та явищ у гірських породах, а також для визначення фізико-механічних властивостей гірських порід з урахуванням їхньої просторової мінливості.  Серед геофізичних методів широке розповсюдження одержали  сейсмічні, електричні, магнітні, термічні та ядерної фізики.

Сейсмічні методи ґрунтуються на виявленні швидкості розповсюдження хвиль (пружних коливань), які спеціально збуджуються в гірських породах за допомогою вибухів та ударів. У результаті оцінюється вплив ґрунтових умов на розповсюдження сейсмічних коливань. Ці методи дозволяють оцінити стан і властивості гірських порід в умовах природного залягання, визначити глибину залягання скельних порід, карстові порожнини, рівень підземних вод, потужність талого шару у вічномерзлих породах та ін. Електричні методи ґрунтуються на дослідженнях природних та штучно утворених електромагнітних полів. Оскільки кожна порода має певний електричний опір, то, вимірюючи його, можна скласти геоелектричний розріз. Використовуючи цей принцип, можна визначити потужність водоносних пластів та порожнин у карстових районах і т.і.

Магнітні методи побудовані на використанні особливостей магнітного поля Землі та магнітних властивостей гірських порід. Частіше за все магнітна розвідка гірських порід застосовується в інженерно-геологічному картуванні.

Термічні методи застосовуються для досліджень фізико-геологічних процесів у районах багаторічної мерзлоти.

Методи ядерної фізики засновані на вимірюванні інтенсивності природних та штучних випромінювань (наприклад, гама-каротаж). Методи дозволяють оцінити щільність та вологість гірських порід.

Польові методи визначення властивостей гірських порід призначені для оцінки як фізичних (щільність, вологість), так і механічних характеристик (стисливості та міцності).

І снують декілька методів визначення в польових умовах характеристик міцності ґрунтів. Найбільш достовірними із них є випробування на зсув у заданій площині з використанням обійм (у шуфрах). У свердловинах характеристики міцності визначають методами поступального та кільцевого зрізу, а також крильчаткою. Для визначення щільності ґрунтів у польових умовах частіше за все застосовують зондування. Розрізняють статичне та динамічне зондування.

  Лабораторні дослідження проводяться для визначення характеристик фізико-механічних властивостей, а також для вивчення складу підземних та поверхневих вод, їхньої агресивності по відношенню до матеріалів будівельних конструкцій. Перевагою лабораторних досліджень є їхня велика точність, невелика трудомісткість та вартість, можливість багаторазового повторення дослідів, проведення дослідів при різних значеннях вологості ґрунту. До недоліків слід віднести невеликий розмір зразків, викривлення природного напруженого стану, неможливість відбору зразків із таких ґрунтів, як сухі та пилуваті водонасичені піски, ґрунти, що містять великоуламкові включення та ін.

Види та обсяги інженерно-геологічних робіт визначають залежно від:

-     ступеня інженерно-геологічної вивченості території;

-     цільового призначення вишукувань;

-     складності геологічних умов;

-     наявності ґрунтів із особливими властивостями;

-     глибини залягання та режиму підземних вод;

-     зони активної взаємодії з геологічним середовищем;

-     рівня відповідальності будівель і споруд.

До складу комплексних інженерно-геологічних входять такі види робіт:

-     оцінка вивченості території;

-     рекогносцирувальне обстеження; геофізичні роботи;

-     бурові та гірничопрохідницькі роботи;

-     геотехнічні вишукування;

-     гідрогеологічні вишукування;

-     стаціонарні спостереження;

-     вивчення інженерно-геологічних процесів і явищ;

-     камеральне оброблення матеріалів.

Для оцінки вивченості території виконують пошук та вивчення фондових і архівних матеріалів, що містять відомості про структурно-тектонічні особливості території, орографію та гідрографію, геологічну будову, властивості ґрунтів, гідрогеологічні умови, інженерно-геологічні процеси та досвід будівництва, а також інші відомості, які дозволяють зробити оцінку складності інженерно-геологічних умов, ступеня їх вивченості і розробити програму подальших вишукувальних робіт. Рекогносцирувальне обстеження території включає огляд ділянки планованої забудови та прилеглої території, а також результати опитування населення. Обстеження проводять за попередньо наміченими маршрутами, а результати наносять на топографічну основу.

Геофізичні роботи виконують з метою визначення структурно-тектонічної будови, меж розповсюдження та потужності ґрунтів різного літологічного складу і стану, властивостей ґрунтів, рівнів підземних вод, напрямку та швидкості водного потоку, виявлення інженерно-геологічних процесів і геофізичних аномалій, а також для сейсмічного мікрорайонування. Геофізичні роботи виконують у комплексі з гірничопрохідницькими, геотехнічними та гідрогеологічними роботами або передують їм.

Карстові процеси

При вивченні карсту геофізичні методи використовуються для оцінки залягання шахтних полів твердих і рідких корисних копалин, для геологічного обґрунтовування проектів будівництва різних інженерних споруд, при пошуках джерел водопостачання, розвідці термальних і мінеральних вод і рішенні інших задач.

Для вивчення карсту широко застосовуються методи                  електророзвідки – переважно зондування і профілювання на постійному струмі. Є досвід використовування методів природного поля, викликаних потенціалів і високочастотних методів електророзвідки.

Для загальної характеристики геологічної обстановки в районі карстуючих порід, а також при виявленні крупних карстових порожнин використовується високоточна гравіметрична зйомка.

Сейсморозвідка і її сейсмакустичний варіант знаходять вживання для отримання детальної характеристики карстових явищ при дослідженнях під будівництво крупних гідротехнічних споруд, а також при виявленні карстових порожнин в просторах міжсвердловин.

Магніторозвідка є ефективним способом вивчення поверхневих карстових порожнин, заповнених перевідкладеним магнітним матеріалом. Окремі карстологічні задачі розв'язуються методами ядерної геофізики і термометрії.

Геофізичні спостереження виконуються як на поверхні землі, так і в бурових свердловинах і гірських виробленнях. По фізичних властивостях карстуючі породи відрізняються від навколишніх геологічних утворень.

Найчіткіша їх диференціація спостерігається по питомому електричному опору, густині і швидкості розповсюдження подовжніх сейсмічних хвиль.

Відмінність фізичних параметрів розчинних і вміщуючих порід дозволяє за даними геофізичних робіт встановлювати їх розповсюдження за площею і визначати умови залягання.

За даними розрахунків високоточна гравірозвідка дозволяє знайти підземні ізомерні карстові порушення з повітряним заповнювачем. При використовуванні сейсморозвідки визначаються карстові порушень довжиною пружних хвиль.

Найбільш широко при вивченні карсту використовуються методи електророзвідки (профілювання, зондування). Відношення питомих опорів порожнини  і вміщуючої породи  може змінюватися від 0,01 до 100 і більш. При сприятливому відношенні ізометричні карстові порожнини можуть бути знайдені, якщо їх центри залягають на глибині не більше двох діаметрів. Аномалія істотно зменшується при профілюванні уздовж проекції кромки тіла на поверхню землі і практично падає до нуля на відстані від цієї кромки, рівному діаметру порожнини. Роздільна здатність електропрофілювання підвищується при виявленні протяжних карстових порожнин як поверхневого, так і глибинного типу. У багатьох випадках над похороненими карстовими порушеннями розташовується область до деякої міри змінених порід з порушеними електричними властивостями. Ці об'єми змінених порід створюють додаткові аномалії, які звичайно усилюють основний аномальний ефект від карстових порушень. В результаті в сприятливих умовах можуть бути виявлені порушення, розміри яких за тих, що значно менше теоретично знаходяться.

При виявленні карстових порушень ефективне використовування установок симетричного електропрофілювання. Розміри живлячих ліній, що визначають глибину досліджень, встановлюються досвідченим шляхом, а також аналізом кривих зондувань. У разі виділення закарстованих зон, що знаходяться вище за рівень підземних вод, коли в них переважає повітряний заповнювач, спостерігаються максимуми опорів, тоді як ті ж зони в області повного водонасичення відповідатимуть мінімумам опорів.

Простягання тріщинуватих закарстованних зон визначається за даними електропрофілювання і кругових електрозондувань. Полярні діаграми своїми великими осями вказують напрям, в якому витягнуто анізотропне середовище, відповідне крутопадаючим тріщинним зонам. Відношення великих осей полярних діаграм до малих говорить про інтенсивність тріщинуватості. У випадку, якщо закарстовані породи підстилають глинистими відкладеннями, водоупору відповідають знижені значення  на кривих ВЕЗ.

У шахтній геології і при експлуатації окремих родовищ велике значення надається виявленню карстових порушень, що знаходяться в целиках гірських порід і поблизу забоїв гірських виробок. Для цієї мети використовуються методи сейсмічного і радіохвильового просвічування, а також електричного профілювання на постійному струмі.

Список використаної літератури

  1.  Комплексирование методов разведочной геофизики. Справочник геофизика. Москва, 1984 год
  2.  Тархонов, Бондаренко, Никитин. Комплексирование геофизических методов. Москва, 1982 год.
  3.  Никитин, Хмелевской. Комплексирование геофизических методов. Пермь, 2004 год.
  4.  Комплексирование геофизических методов при решении геологических задач. Под.ред. В.Е.Никитского и В.В.Бродового. М. Недра, 1976. 495 с.
  5.  Тархов А.Г., Бондаренко В.М., Никитин А.А. Комплексирование геофизических методов. Учебник для вузов. М., Недра, 1982, 295 с.
  6.  Ананьев В. П. Передельский Л. В. Инженерная геология и гидрогеология. - М.: Высшая школа., 1980. – 271 с. - ББК 26.3.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5500. Характеристика Европы, Азии, Африки и Америки 69.5 KB
  Общая характеристика Европы Европа - это часть света. Вместе с Азией Европа составляет единый материк, который называется Евразия. На территории Европы более 40 государств, Они различаются по площади, численности населения, государственному уст...
5501. Общенаучные конкретно предметные методы ИССЭП 19.55 KB
  Общенаучные конкретно предметные методы ИССЭП. Общенаучные методы исследования. Метод социальное диалектики Анализ и синтез Индукция и дедукция Моделирование Закон восхождения от простого к сложному от низшего к высшему и...
5502. Сегментация сфер затрат и организация центров ответственности 50 KB
  Сегментация сфер затрат и организация центров ответственности Согласно современным представлениям эффективное управление предприятием и его подразделами может осуществляться на основе применения экономических методов. Теоретическую платформу указанн...
5503. Основные теоремы о пределах 124.5 KB
  Основные теоремы о пределах. Теорема (о предельном переходе в равенствах). Если в некоторой окрестности точки значения функций f(x) и g(x) совпадают, то их пределы в этой точке равны: f(x)=g(x) => . Теорема (о предельном перехо...
5504. Стадии разработки технических кодексов 75 KB
  Стадии разработки технических кодексов Разработка ТКП включает следующие стадии: - подготовка к разработке - разработка рабочего проекта ТКП - разработка окончательной редакции проекта ТКП - утверждение ТКП - государственная регистрация ТКП. Рес...
5505. Интерфейсы. Определение и реализация интерфейсов 71.5 KB
  Интерфейсы В этом разделе рассматриваются интерфейсы за счет представления полного определения одного из интерфейсов, определенного Microsoft - System. IDisposable. Интерфейс IDisposable содержит один метод Dispose, предназначенный для...
5506. Микозы. Особенности заболевания и ухода за больным 77 KB
  Микозы Определение Этиология Классификация по клиническим формами разновидностям Тактика среднего медицинского работника при данных заболеваниях Принципы лечения Особенности ухода за пациентами Диспансеризац...
5507. Основные правовые и законодательные документы по осуществлению агропромышленной интеграции 50.61 KB
  Основные правовые и законодательные документы по осуществлению агропромышленной интеграции В агропромышленном комплексе России функционируют различные агропромышленные формирования (агрофирмы, холдинги, финансово-промышленные группы и др.), деятельн...
5508. Використання вбудованих функцій excel для фінансових розрахунків 495 KB
  Використання вбудованих функційexcel для фінансових розрахунків Фінансові функції Excel призначенні для обчислення базових величин, необхідних для проведення складних фінансових розрахунків. Прості та складні відсотки Прості відсотки...