Методика донных сейсмических исследований инженерно-геологических условий на предельном мелководье Арктики (1100340)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиСадуртдинов Марат РинатовичМЕТОДИКА ДОННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙНА ПРЕДЕЛЬНОМ МЕЛКОВОДЬЕ АРКТИКИ25.00.10Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемыхАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2013Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном учреждениинауки Институт криосферы Земли Сибирского отделения Российской академиинаук (ИКЗ СО РАН)Научный руководитель:кандидат технических наук,старший научный сотрудникСкворцов Андрей ГеоргиевичОфициальные оппоненты:Зыков Юрий Дмитриевичдоктор геолого-минералогическихнаук, старший научный сотрудник,МГУ им.

М.В. Ломоносова,заведующий лабораториейАникин Олег Петровичкандидат технических наук,Московский государственныйстроительный университет,ведущий научный сотрудникВедущая организация:открытое акционерное общество«Фундаментпроект»Защита состоится 20 февраля 2013 года в 14 часов 30 минут на заседаниидиссертационного совета Д 501.001.64 при Московском государственномуниверситете им. М. В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва,Ленинские горы, ГЗ МГУ, зона «А», геологический факультет, аудитория 308.С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале отдела диссертацийФундаментальной библиотеки (Ломоносовский проспект, 27, сектор А, 8 этаж,к.

812).Автореферат разослан 18 января 2013 г.Ученый секретарьдиссертационного советаНикулин Борис Александрович1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы.В связи с необходимостью решения задач нефтегазовой отрасли, в последниегоды вырос интерес к изучению геологического строения в пределах мелководныхакваторий, особенно в криолитозоне.Одной из них является инженерно-геокриологическое и инженерногеологическое обеспечение строительства и функционирования инфраструктурыместорождений углеводородного сырья на мелководной части шельфа арктическихморей. При освоении этих месторождений и их разработке возникает необходимостьстроительства крупных инженерных объектов – морских портов, терминалов,наземных и подводных трубопроводов и др., – расположенных в береговой зонеарктических морей.

Для обеспечения оптимальных инженерных решений припроектировании и строительстве подобных сооружений, а также их безопаснойэксплуатации, необходимы сведения об особенностях и пространственно-временнойизменчивости инженерно-геокриологических условий в мелководной части шельфаарктических морей и прилегающих участках суши. При проектировании истроительстве трубопроводов, различных промышленных и гражданских объектов,решении задач их водоснабжения, нередко возникает потребность получениясведений об инженерно-геокриологических условиях на иных мелководныхакваториях – озерах, реках и др.Необходимость решения подобных задач на мелководных акваторияхсуществует и за пределами криолитозоны, например, при проектировании речныхпереходов трубопроводов, мостов и других инженерных сооружений.В настоящее время существуют сейсмические и акустические методы изучениягеологического разреза на мелководных акваториях, однако их применениеневозможно или ограничено с точки зрения технологии проведения работ и решенияинженерно-геологических задач.

Технологий, которые позволяют изучатьгеологическое строение первых метров-десятков метров при глубинах акваториименее 2-3 метров с использованием различных типов и классов волн,обеспечивающих получение сопоставимых сейсмических данных для решенияинженерно-геокриологических задач при переходе от суши к морю в настоящее времяне существует.Актуальность работы определяется практической необходимостью изученияинженерно-геокриологических условий на предельном мелководье в криолитозоне исоздания технологий для решения этой задачиЦель работы – разработка методики донных сейсмических исследованийизучения инженерно-геокриологических условий на предельном мелководьеАрктики.1Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:1.Определить возможности и недостатки сейсмоакустических методов дляизучения геологического и геокриологического разреза в пределах мелководныхакваторий.2.Установить и оценить возможности сейсмических критериевидентификации геокриологических границ.3.Разработать технологическое оборудование для проведения донныхсейсмических исследований в пределах мелководных акваторий.4.Изучить структуру волнового поля на предельном мелководье Арктики иприбрежных участках суши.5.Разработать методику донных сейсмических исследований напредельном мелководье Арктики и опробовать ее в различных геокриологических иинженерно-геологических условиях.Научная новизна.1.Впервые предложено использовать коэффициент Пуассона в качестведополнительного критерия идентификации геокриологических границ в массивахводонасыщенных песчано-глинистых пород.

Экспериментально установлено, что привеличине коэффициента Пуассона 0,46 и более породы, независимо от их состава,температуры и минерализации, находятся в талом состоянии, при значениях 0,45 именее – в мерзлом. Интервал величины коэффициента Пуассона 0,45-0,46 –граничный между мерзлым и талым состоянием пород. Использование коэффициентаПуассона наиболее эффективно при идентификации геокриологических границ вглинистых породах, находящихся в пластичномерзлом состоянии.2.Разработано и сконструировано технологическое оборудование длявозбуждения и регистрации упругих колебаний при проведении донныхсейсмических исследований на мелководных акваториях, которое, в отличие отсуществующего в настоящее время оборудования, позволяет одновременновозбуждать и регистрировать продольные и поперечные SH-волны, и работать в томже частотном диапазоне, что и при наземных сейсмических исследованиях.Использование волн различных типов обеспечивает возможность не толькоповышения достоверности изучения строения инженерно-геокриологическогоразреза, но и оценки состояния пород – мерзлое или талое.3.В полевых условиях экспериментально изучены неизвестные ранеезакономерности структуры волнового поля продольных и поперечных SH-волн намелководных акваториях и прибрежных участках суши.

Доказано, что эффективноеиспользование продольных волн возможно в условиях, когда талые породы находятсяв состоянии полного водонасыщения. Использование продольных волн затрудненоили невозможно в случае присутствия в верхней, талой части разрезаневодонасыщенных пород и приоритет при изучении геокриологического разреза вэтих условиях имеют поперечные SH-волны.4.Выявленные закономерности структуры волнового поля позволилиразработать на базе созданного сейсмического оборудования методику донных2сейсмических исследований на предельном мелководье Арктики. Впервые припроведении сейсмических исследований на акваториях реализована возможностьсовместного использования продольных и поперечных SH-волн – преломленных иотраженных, что обеспечивает надежную идентификацию геокриологических границ,высокую достоверность определения их конфигурации в разрезе и возможностьоценки мерзлого состояния пород.Личный вклад автора.Работа написана на основании экспериментальных данных, полученных личноавтором или при его непосредственном участии в период с 2005 по 2011 год варктических экспедиционных работах в прибрежной части шельфа Баренцева иКарского морей, на восточном побережье полуострова Ямал в Обской губе и запределами криолитозоны на речных акваториях.Практическая значимость.Методика донных сейсмических исследований, разработанная автором,позволяет получать достоверные данные об инженерно-геокриологических условияхна мелководных акваториях в криолитозоне с целью решения научных и прикладныхзадач.

Эта методика может быть использована и за пределами криолиозоны длярешения инженерно-геологических задач.Эффективность и практическая возможность использования разработаннойметодики подтверждена положительными результатами, полученными привыполнении научно-исследовательских и хоздоговорных работ по теме «Выполнитьдонные сейсмические исследования с целью изучения особенностей положениякровли многолетнемерзлых пород в прибрежной части акватории на западном берегуОбской губы в районе поселка «Мыс Каменный» (Заказчик – ЗАО «ГИДЭК»), а такжерезультатами исследования речных переходов по трассе проектируемого газопроводаУхта-Торжок за пределами криолитозоны по теме «Опытно-методическоесопровождение сейсморазведочных исследований в рамках комплексных инженерногеофизических работ по объекту «МГ Ухта-Торжок» (Заказчик – ООО ”ДекоПроект”).Защищаемые положения.1.Коэффициент Пуассона – дополнительный сейсмический критерий дляидентификации геокриологических границ и оценки качества мерзлого состояния.Экспериментально установлено, что в водонасыщенных песчано-глинистых породахинтервал значений коэффициента Пуассона 0,45-0,46 – переходный между мерзлым италым состоянием.

При величине коэффициента Пуассона 0,46 и более породынаходятся в талом состоянии, при 0,45 и менее – в мерзлом. ИспользованиекоэффициентаПуассонаособенноэффективноприидентификациигеокриологических границ в глинистых пластичномерзлых породах.2.Технологическое оборудование для возбуждения и регистрации упругихколебаний при проведении донных сейсмических исследований на мелководныхакваториях, в котором впервые реализована возможность одновременноговозбуждения и регистрации продольных и поперечных SH-волн, и возможность3получения данных в том же частотном диапазоне, что и при наземных сейсмическихисследованиях на прибрежных участках суши.3.Закономерности структуры волнового поля продольных и поперечныхSH-волн на предельном мелководье Арктики и прибрежных участках суши,позволившие установить, что при изучении строения геокриологического разрезавозможности продольных волн ограничены наличием в верхней части разреза талыхневодонасыщенных пород, а применение поперечных SH-волн – отраженных ипреломленных обеспечивает надежное выделение геокриологических границ напредельном мелководье.4.Методика донных сейсмических исследований инженерно-геологическихусловий на предельном мелководье Арктики, физическим обоснованием которойслужат результаты многолетних экспериментальных исследований по изучениюструктуры волнового поля на мелководных акваториях и прибрежных участках суши.Практическая реализация методики выполнена на базе разработанноготехнологического оборудования для одновременного возбуждения и регистрациипродольных и поперечных SH-волн.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации