Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Важной дополнительной информацией о разрезе следует считать точное фиксирование отражающих границ, причем по соотношению амплитуд падающей и отраженной волн надежно рассчитывается коэффициент отражения, а также определяется, особенно при наличии априорной информации, физико-геологическая природа отражающей границы.
Если оси синфазности в последующих вступлениях прослеживаются недостаточно уверенно, в частности за счет интерференции нисходящих и восходящих волн друг с другом, то применяется специальная фильтрация — суммирование по заданному направлению с использованием наклонов годографа первых вступлений. При применении взрывного источника очень часто на сводных сейсмограммах ВСП отмечаются обменные волны, изменившие поляризацию на глубинных границах. Особенно отчетливо они фиксируются при регистрации на х-компонентс. Последнее иллюстрируется на рис. 10.3, б, где отчетливо видны как проходящие, так и отраженные обменные волны.
Вертикальное профилирование на поперечных волнах, как правило, осуществляется при помощи трехкомпонентного скважинного сейсмографа и источника типа У-силы [Пузырев и др., 1985]. В качестве последнего может выступать горизонтальный вибратор либо взрывной направленный источник. При работах большой детальности параллельно применяют источник типа Х-силы, а также вертикальное воздействие либо взрывы в скважинах. В условиях горизонтально-слоистой среды и при расположении источника вблизи устья скважины общий вид сейсмограмм при наблюдениях по схеме Y—у чаще всего мало отличается от соответствующих записей продольных волн. Однако такое тождество не всегда соблюдается, что обусловлено различием коэффициентов отражения по P- и 5-волнам. Отметим также, что отчетливое прослеживание поперечных волн наблюдается на сейсмограммах Y—х, что обусловлено наличием анизотропии среды.
Нетрудно показать, что в случае наклонного залегания слоев форма осей синфазности отраженных волн, в том числе кратных, будет сильно отличаться от таковой для первых вступлений. В частности, для однородной среды при х0 = 0 годограф отраженной волны будет иметь криволинейную форму. Это в значительной степени затрудняет использование отраженных волн для расчета скоростей и параметров поглощения. Отметим еще, что в подобных условиях сильно возрастает горизонтальная компонента смещения, а при очень больших углах наклона она может оказаться превалирующей. Отсюда следует, что ВСП в сложных структурных условиях необходимо проводить трехкомпонентными приборами.
Как при сейсмокаротаже, в ВСП получают сейсмограммы от удаленных от устья скважины источников. Такие наблюдения называются непродольным вертикальным сейсмическим профилированием (НВСП). Главное отличие сейсмограмм от собственно ВСП (*0 ss 0) в этом случае состоит в том, что годографы всех типов волн приобретают криволинейную форму [Пузырев, 1957; Гальперин, 1982], которая особенно отчетливо выражена для относительно больших величин x0/z. Не менее важно отме/гить, что при НВСП систематически регистрируются, в том числе вертикальным приемником, обменные проходящие и отраженные волны от взрывного источника. Это можно видеть
Глава 10. Сейсмическое просвечивание
Часть III. Методы структурной сейсмологии
Рис. 10.4. Сейсмограмма НВСП для условий субгоризонтального залегания слоев при X0= 1,81 км (Западная Сибирь).
на рис. 10.4, где отчетливо фиксируются проходящие и отраженные волны типа PS. На этой же сейсмограмме отмечается проходящая поперечная волна.
Исследования в горизонтальных выработках. Сюда относится изучение упругих и неупругих параметров горных пород, непосредственно примыкающих к стенкам шахт, рудников, тоннелей и других субгоризонтальных горных выработок [Савич, Коптев, 1969; Горяинов, Ляховицкий, 1979; Никитин, 1981; Ляховицкий и др., 1989; Савич и др., 1990]. Шахты и рудники отличаются от скважин двумя главными особенностями: большим диаметром горных выработок и преимущественно субгоризонтальной ориентацией. Протяженность выработки обычно не превышает 150—200 м, что ограничивает базы между источником и приемниками. Необходимость обеспечения высокой точности определения параметров среды потребовала применять аппаратуру, обладающую значительно более широким диапазоном частот, чем в наземной сейсморазведке. Нередко исследования проводятся на частотах 400—600 Гц, а в некоторых случаях до 1 кГц и более. Кроме того, аппаратура должна быть портативна. Поэтому сейсмическая аппаратура для наблюдений в шахтах и рудниках имеет ряд функциональных и конструктивных особенностей. В частности, она должна обладать высокой степенью защищенности от помех как электрического, так и механического происхождения. Прием колебаний желательно производить сейсмографами с достаточно высокой собственной частотой (от 30 до 100 Гц). Предъявляются весьма высокие требования к установке сейсмографов на поверхности выработки, особенно в скальных грунтах. Это вытекает из того, что нарушение жесткости контакта приводит, как известно, к искажению высокочастотной части сигналов (см. гл. 4).
Важнейшей особенностью методики наблюдений в шахтах и рудниках является комплексное применение как продольных, так и поперечных волн различной поляризации. В связи с этим и учитывая широкое использование динамических характеристик волн, важно обеспечить высокую точность пространственной ориентировки приемников. Повышенные требования предъявляются к чистоте, направленности и стабильности источников, особенно это относится к воздействиям типа направленной силы, реализуемым обычно при помощи механических ударов. Наряду с ударными источниками используются также взрывы небольших зарядов в шпурах. Дополнительно отметим, что высокая степень прецизионности выполнения сейсмического эксперимента связана с необходимостью его периодического повторения в связи с тем, что свойства горных пород вблизи выработок могут изменяться во времени. При этом изменения параметров во времени сами по себе являются предметом исследований. Источники и приемники в пределах ствола выработки располагаются как вдоль, так и поперек ее оси.
