Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
15.2. О РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ
Объекты инженерной геологии весьма разнообразны по целям и задачам исследований, но подавляющее большинство их связано со строительством наземных и подземных сооружений. К первым из них следует отнести строительство зданий, мостов, гидротехнических сооружений (плотин, каналов), железных дорог, автомобильных трасс и т. п.; к подземным объектам — рациональное проектирование вертикальных и горизонтальных стволов шахт, рудников, сооружение туннелей и линий метрополитена, строительство подземных зданий больших размеров. К задачам инженерной геофизики относят также прогнозирование оползней на берегах рек и других опасных природных явлений.
Инженерные задачи, связанные с землетрясениями (инженерная сейсмология), всегда рассматриваются в качестве раздела очаговой сейсмологии, и краткие сведения по этому вопросу даны в части II. Поэтому здесь будут рассмотрены только некоторые аспекты сейсмического микрорайонирования.
Сейсмические, как и другие геофизические методы в инженерной геологии, преследуют цель получить сведения о параметрах грунтов и особенностях геологического строения самых верхних частей земной коры. В структурной сейсмологии главными параметрами следует считать динамические модули упругости, которые можно рассчитать по данным о скоростях vp и vs, а также плотности р, согласно выражению (1.9). Плотности р обычно находятся по лабораторным измерениям на образцах. Подчеркнем, что совместное использование продольных и поперечных волн при изучении объектов инженерной геологии является не только желательным, но необходимым требованием, во всяком случае в качестве максимальной программы.
15.2.1. О КОМПЛЕКСИРОВАНИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
Инженерные сейсмические исследования являются только небольшой частью комплекса геофизических методов [Ляховицкий и др., 1989; Огильви, 1990]. Однако в данной работе вопросы комплексирования в общем виде не рассматриваются, исключение — комплексирование сейсмических методов. Последние можно подразделить на две категории: первая из них, которую можно назвать локальной, — это использование различных модификаций в структурной сейсмологии при изучении заданного конкретного объекта, например, обнаружение карстов на какой-либо относительно небольшой площади; вторая — изыскания на больших трассах, например, на строительстве наземных и подземных железных дорог (региональная категория). В этом случае требуется
282
Глава 15. Решение задач рудной и инженерной геологии
принимать во внимание сейсмические исследования регионального и поискового характера, как ранее выполненные для других целей, так и специально планируемые при решении задач инженерной структурной сейсмологии. В качестве примера негативного характера, связанного с недоучетом особенностей глубинного строения, укажем на строительство Северо-Муйского туннеля на трассе БАМ, где не было учтено наличие крупного активного разлома, что и привело к аварийным явлениям. К этой же категории можно отнести непродуманное проложение вертикальных стволов, а также строительство атомных электростанций, так как рациональное их размещение требует специальных предварительных исследований поискового характера.
К особой категории сейсмических исследований следует отнести лабораторные измерения на образцах горных пород, в том числе кернах, извлекаемых при бурении скважин. В этом случае для каждого образца, размеры которого измеряются в сантиметрах, непосредственно могут быть получены vp, vs и р. Кроме того, могут быть измерены параметры анизотропии как по продольным, так и по поперечным волнам. Измерения в статическом режиме на образцах позволяют найти зависимость между динамическими и статическими модулями упругости для конкретных типов горных пород.
15.2.2. ИЗУЧЕНИЕ НЕГЛУБОКОЗАЛЕГАЮШИХ СТРУКТУР
При проектировании наземных и некоторых подземных инженерных сооружений требуется знать условия залегания горных пород и значения упругих параметров, прежде всего скоростей vp и vs до глубин порядка 100—200 м. До недавнего времени такая задача решалась преимущественно методом преломленных продольных волн [Огильви, 1990] с ограниченным применением измерений в скважинах. В последние годы верхняя часть разреза изучалась также на отраженных волнах с повышенными частотами [Ляховицкий и др., 1989; Miller, Steeples, 1990]. На рис. 15.11 приводятся примеры изучения верхней части разреза по данным МПВ и MOB на продольных волнах. Важнейшее преимущество МПВ, как уже неоднократно указывалось в предыдущих главах, состоит в возможности надежного определения граничных скоростей (см. рис. 15.11, а, б), значения которых во многих случаях близки к пластовым скоростям. Главным негативным моментом в этом методе следует считать пониженную разрешенность, связанную с двумя причинами: возможностью выпадения слоев
а
г. с I-1
Рис. 15.11. Качественное сопоставление данных МПВ и MOB при изучении верхних частей разреза:
а — МПВ в погребенной долине р. Днепр [Ляховицкий и др., 1989); б — MOB для картирования переходной зоны от низкоскоростных осадков к базальтам в районе Змеиной реки (США) [Miller, Steeples, 19901 ¦
