Методика донных сейсмических исследований инженерно-геологических условий на предельном мелководье Арктики (1100340), страница 5
Текст из файла (страница 5)
4. Сейсмограммы поперечных SH-волн в прибрежной части Печорскойгубы. Геокриологический стационар «Болванский».ТSH0 – прямая поперечная SH-волна; TSHотр ММП – поперечная SH-волна,отраженная от кровли ММП; TSHотр ММП2 – поперечная SH-волна,предположительно отраженная от литологической границе в толще ММП.Выводы:Автором в течение нескольких лет проводились исследованиязакономерностей структуры волнового поля продольных и поперечных SH-волн впереходной зоне суша-акватория, позволившие сделать выводы о целесообразностии эффективности их использования для изучения инженерно-геокриологическихусловий на предельном мелководье и прибрежных участках суши:1.Установлено, что присутствие в приповерхностной части разрезаневодонасыщенных талых пород затрудняют или делают невозможнымиспользование продольных волн для изучения инженерно-геокриологическогоразреза в прибрежной части суши и на акватории ближе 100-200 метров от берега.
Набольших удалениях, где в разрезе отсутствуют неводонасыщенные породы, частотапродольных волн увеличивается до 500-600 Гц, что создает благоприятные условия16для изучения верхней части сейсмогеологического разреза с помощью отраженныхволн этого типа.2.Доказано, что использование поперечных SH-волн возможно иэффективно как на суше, так и на акватории. Успешному их использованиюспособствует практически неизменность частотного спектра поперечных SH-волнпри переходе от суши к акватории.
Факторами, благоприятными для регистрацииотраженных волн от геокриологических границ, является слабая инверсностьскоростного разреза на суше, а в пределах акватории – наличие маломощногоприповерхностного низкоскоростного слоя, формирующегося за счет течений иволнения воды.3.Показано, что совместное использование продольных и поперечных SHволн эффективно при изучении геокриологического строения в случае заметногоизменения скоростного разреза, а также при сейсмической идентификациигеокриологических границ и оценке свойств и состояния ММП.Глава 5.
Методика донных сейсмических исследований инженерногеокриологических условий на предельном мелководье Арктики и примеры ееиспользованияМетодика донных сейсмических исследований инженерно-геокриологическихусловий на предельном мелководье Арктики является результатом многолетнихисследований автора и предполагает обязательное использование продольных ипоперечных SH-волн.5.1. Методика исследованийФизической основой методики послужили результаты детального изучениязакономерностей структуры волнового поля продольных и поперечных SH-волн намелководных акваториях арктического побережья и на прибрежных участках суши.На основании этих результатов были обоснованы возможности и ограниченияиспользования продольных и поперечных SH-волн для изучения геокриологическихграниц в зависимости от глубины акватории и присутствия в разрезе талыхневодонасыщенных пород.Характерной особенностью методики является приоритетное использованиепоперечных SH-волн при изучении геокриологического строения.
Возможностииспользования продольных волн для решения этой задачи ограничены.Техническаяреализация методики выполнена на базе разработанноготехнологического оборудования для проведения донных сейсмических исследований,обеспечивающего одновременную регистрацию продольных и поперечных SH-волн.Технологияпроведения работ.
Вглаведетально рассмотренытехнологические приемы предусмотренные методикой работ. Обязательнымусловием при проведении донных сейсмических исследований является накоплениесейсмического сигнала в режиме суммирование с вычитанием. Использование такоготехнологического приема с использованием разработанного технологического17оборудования обеспечивает одновременную регистрацию продольных и поперечныхSH-волн.Системы наблюдения определяются конкретными геокриологическимиусловиями и классом используемых волн. При работе с помощью преломленных волнцелесообразно использовать классическую встречную и нагоняющую системунаблюдений.
Методикой предусмотрена возможность применения одностороннегосейсмического зондирования. При обработке данных одностороннего зондированияпринимаются допущения, что скорость преломленной на кровле ММП волны искорость прямой волны в талом слое на всем протяжении профиля неизменны. Припроведении работ с помощью отраженных волн целесообразно, в условиях акватории,использовать фланговую систему наблюдения.Последовательность проведения работ.
На первоначальном этапе работметодика предполагает получение опорных данных на непротяженных (до 48 метров)профилях, расположенных на прибрежной части суши в непосредственной близостиот границы суша-акватория. На этом профиле выполняются исследования сиспользованием встречной и нагоняющей системы наблюдения. По результатам этихисследований определяется тип и класс сейсмических волн для последующихисследований, производится идентификация геокриологических границ ивыполняется оценка качества состояния ММП.На основном этапе исследований (непосредственно на акватории) определяетсяположение геокриологических границ в разрезе.
Критерием для определения ихприроды является идентичность динамических и кинематических признаков для этихгеокриологических границ, установленных на первом этапе. При выполненииисследований на значительном удалении от берега, где в разрезе отсутствуютневодонасыщенные породы, работы целесообразно и эффективно проводить спомощью отраженных волн.
При проведении работ с использованием различныхтипов или классов волн на одном профиле, для обеспечения непрерывностипрослеживания сейсмогеокриологических границ обязательным условием являетсяпараллельное использование этих волн на отдельном участке профиля.5.2. Примеры применения методикиВ работе приводятся примеры использования методики донных сейсмическихисследований с помощью различных типов и классов волн в разнообразныхинженерно-геокриологических условиях – на участках «Болванский», «Марре-Сале»,«остров Кашин» и поселка «Мыс Каменный», а также за пределами криолитозоны.Работы выполнялись в последовательности, предусмотренной методикой. На рис.
5приведены глубинные разрезы на трех участках. На разрезах приведены значенияскоростей продольных и поперечных SH-волн и значения коэффициента Пуассона, всоответствии с которыми осуществлялась геокриологическая идентификациясейсмических границ и оценивалось состояние мерзлых пород.18АБВРис. 5. Результаты донных сейсмических исследований на акваториях иприбрежных участках суши.А – конфигурация кровли ММП, полученная с помощью преломленныхпоперечных SH-волн с использованием встречной и нагоняющей системынаблюдений (р.
Марре-Яха, геокриологический стационар «Марре-Сале»); Б –положение кровли ММП в прибрежной части шельфа Обской губы, полученное спомощьюодностороннегосейсмическогозондированияпреломленнымипоперечными SH-волнами (п-ов Ямал, поселок «м. Каменный»); В – конфигурациякровли ММП в прибрежной части шельфа Печорской губы, полученная с помощьюотраженных поперечных SH-волн (геокриологический стационар «Болванский»)19Выводы:В результате многолетних исследований при непосредственном участии автораразработана, не имеющая аналогов, методика донных сейсмических исследованийинженерно-геологических условий на предельном мелководье Арктики.1.Физическим обоснованием методики стали результаты многолетнихэкспериментальных исследований по изучению структуры поля продольных ипоперечных SH-волн, позволившие выявить возможности и область их примененияпри изучении инженерно-геологических условий мелководных акваторий Арктики.2.Практическаяреализацияметодикиосуществленанабазеразработанного технологического оборудования для проведения донныхсейсмических исследований, обеспечивающего одновременную регистрациюпродольных и поперечных SH-волн.3.Методика обеспечивает надежную идентификацию геокриологическихграниц в массиве горных пород по сейсмическим критериям, включая значениякоэффициента Пуассона, без привлечения дополнительной информации и позволяетполучать достоверные сведения о характеристиках компонентов геологическойсреды, определяющих инженерно-геокриологические условия, – криогенногостроения пород, условий их залегания, состояния пород, упругие свойства, условийзалегания подземных вод.4.Автором обосновано, что характерной особенностью методики являетсяприоритетное использование поперечных SH-волн при изучении геокриологическогостроения.
Возможности использования продольных волн для решения этой задачиограничены.5.Показано, что совместное использование продольных и поперечных SHволн целесообразно при изучении геокриологического строения в случае заметногоизменения скоростного разреза, а также при сейсмической идентификациигеокриологических границ, и оценке свойств и состояния ММП.6.Методикойпредусматривается, в зависимости от конкретныхсейсмогеокриологических условий, возможность применения различных схем и видовсейсмических наблюдений с использованием преломленных и отраженных волн.7.При непосредственном участии автора методика прошла широкоеопробование на территории арктического побережья Западной Сибири иЕвропейскогоСеверапривыполнениинаучно-исследовательскихипроизводственных работ, а также за пределами криосферы при изучении инженерногеологических условий речных переходов.ВЫВОДЫВ основу диссертационной работы положены результаты многолетних полевыхсейсмических исследований на предельном мелководье и прибрежных участках сушив различных районах криолитозоны и за ее пределами, выполненные лично авторомили при его непосредственном участии.
Основные выводы диссертационной работысводятся к следующим:201.Выполнен анализ литературных источников о возможностях иограниченияхсуществующихсейсмоакустическихметодовизучениягеокриологического и геологического разреза на мелководных акваториях. Показано,что их применение для изучения инженерно-геокриологических и инженерногеологических условий ограничено из-за невозможности использования поперечныхSH-волн. Обосновано, что для решения этих задач необходимо созданиетехнологического оборудования и методики сейсмических исследований.2.Впервые предложена и обоснована возможность использованиякоэффициента Пуассона в качестве дополнительного признака идентификациигеокриологических границ в массивах водонасыщенных песчано-глинистых пород.Показано, что использование коэффициента Пуассона наиболее эффективно приидентификации геокриологических границ в глинистых породах, находящихся впластичномерзлом состоянии.
Автором экспериментально установлено, что интервалвеличины коэффициента Пуассона 0,45-0,46 – переходный между мерзлым и талымсостоянием пород в толще водонасыщенных песчано-глинистых отложений. Привеличине коэффициента Пуассона 0,46 и более породы находятся в талом состоянии,при 0,45 и менее – в мерзлом.3.Разработано, сконструировано и успешно опробовано в полевыхусловиях технологическое оборудование для возбуждения и регистрации упругихколебаний на мелководных акваториях. Его принципиальное отличие отсуществующего в настоящее время оборудования состоит в том, что оно позволяетодновременно возбуждать и регистрировать продольные и поперечные SH-волны иработать в том же частотном диапазоне, что и при наземных сейсмическихисследованиях.4.В результате многолетних исследований автором выявлены ранеенеизвестные закономерности структуры волнового поля на предельном мелководьеАрктики и прибрежных участках суши.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
