Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Второй способ отличается от первого тем, что взрывы парных зарядов размещаются в нетронутом грунте вблизи некоторых неоднородностей. В качестве последних могут служить, например, взрывные камуфлеты, зона разрыхленного грунта, область повышенных напряжений, создаваемая статиче-60
Глава 4.0бщие вопросы методики сейсмического эксперимента
ской нагрузкой. Важной особенностью подобного рода источников является возможность реализации некоторых модификаций в полузаглубленном варианте, когда неоднородность и заряды (см. рис. 4.2, в) находятся на глубине, близкой к длине поперечной волны Xs.
Воздействие типа горизонтально направленной силы реализовано также в скважинном варианте для глубин до 50 м. Направленная сила создается при помощи взрыва малого заряда, электрического разряда либо пневматического удара в камере специального снаряда. Рабочее отверстие камеры прижимается в заданном направлении специальным пространственным демпфером, гасящим импульс противоположной ориентации. Такой источник легко реализовать в инверсионном варианте и при необходимости вычитать противоположно направленные воздействия. Другим видом сква-жинного взрывного источника может служить взрыв малого, в том числе распределенного, заряда в скважине, заполненной жидкостью. Создаваемое в этом случае воздействие близко к модели цилиндрического источника с радиально направленными силами. Поперечные волны в этом случае генерируются только при углах порядка 30—60" к вертикали. В настоящее время подобный источник реализован в виде парного инверсионного, когда взрывы производятся последовательно в двух скважинах, наклоненных под углами ±(30—40°). Поперечные волны нерегулируемой поляризации очень часто, особенно при больших зарядах, возникают от ненаправленных взрывов в грунте за счет локальных неоднородностей, близости свободной границы, анизотропии пород и т. д.
Установлено, что подземные взрывы ядерных и больших химических зарядов в любых грунтах, включая относительно мягкие терригенные породы, всегда генерируют как продольные, так и поперечные волны, при этом в последних часто преобладает АЯ-поляризация.
Вибрационные источники. Наряду с импульсными в последнее десятилетие нашли применение вибрационные источники. Принцип действия их состоит в следующем.
Как уже отмечалось выше, любую сейсмограмму можно рассматривать как реакцию среды на импульс очень короткой протяженности. Исходя из этого, сейсмограмму можно представить в соответствии с (1.3) в виде комплексного спектра, т. е. частотной характеристики среды. Однако данную характеристику можно получить и другим способом подобно тому, как это делается при снятии характеристик усилителей и других радиотехнических устройств. С этой целью источник последовательно излучает синусоидальные колебания разных частот и каждый раз измеряется реакция на такого рода излучение, при этом определяются не только амплитуда, но и фазы колебаний. Используя далее вторую формулу из (1.3) — обратное преобразование Фурье, получим временную реакцию среды, т. е. аналог импульсной сейсмограммы. Однако практическая реализация вибрационного способа возбуждения по указанной схеме заняла бы слишком много времени. Поэтому в существующих вибрационных системах используют другой способ, при котором частота колебаний в заданном диапазоне изменяется непрерывно по заранее выбранному закону (обычно линейному). Сила воздействия на среду для каждой частоты также считается известной. Сеанс колебаний чаще всего продолжается ~10 с, но в некоторых системах измеряется минутами и даже часами. Такой
61
Часть I. Общие вопросы теории и методики
62
опорный сигнал называется свип-сигналом. При данном способе импульсная реакция среды определяется при помощи некоторого интегрального преобразования типа свертки с учетом вида функции свип-сигнала.
Подавляющая часть конструкций рабочего органа вибраторов основана на гидравлическом принципе. Существуют также механические вибраторы, в которых направление силы обеспечивается вращением дебалансных механизмов. Энергия рабочего органа вибратора передается на излучающую платформу, достаточно жестко связанную с грунтом прежде всего путем статической нагрузки. Подавляющая часть вибрационных источников реализует возбуждение типа вертикальной направленной силы. В последнее время разработаны подобные вибрационные установки горизонтального действия для работ по методу поперечных волн. Вибраторы для сейсморазведки обычно имеют мгновенно действующую силу давления на грунт порядка 5—15 т. Для региональных исследований созданы вибраторы с силой 100 т и больше, но широкого применения они пока не нашли.
Все упомянутые выше импульсные и вибрационные источники применяют в вариантах одиночных и групповых воздействий. Первые используют как в режиме единичного действия, так и в режиме синхронного накапливания, когда процессы от ряда воздействий, совмещенных в пространстве, суммируются на магнитной пленке. Групповые источники можно подразделить на непрерывные и дискретные. Типичным представителем первых является ЛДШ, а также вспарывание шва при землетрясении. В дискретных источниках следует различать пространственное и пространственно-временное группирование. В первом случае серия источников взрывных либо вибрационных располагается на местности вдоль некоторой линии или на площади и действует синхронно. Пространственно-временное группирование представляет собой асинхронное накапливание, при котором относительно слабый источник передвигается на местности и реакция от каждого воздействия суммируется затем на магнитной пленке. Как правило, такая система группирования применяется для вибрационных источников.
