Построение и анализ этих моделей – основа для определения аппаратурно-методического комплекса для решения поставленной задачи, приемов обработки и интерпретации результатов измерений.
Сейсмическая модель приповерхностной части разреза. . Значение верхней части разреза - ВЧР как объекта исследований. Геологическое строение ВЧР. Кинематические модели приповерхностных частей разреза:- однородная среда; -однородно-слоистая среда;- одномерно-непрерывная среда; -двумерно-непрерывная среда. Принципиальное устройство - многокомпонентность. Структурные связи в многокомпонентной среде.
Волновое поле в многокомпонентной среде.
Тема 3. Связи между измеряемыми характеристиками волнового поля и параметрами грунтового массива (приповерхностной части разреза).
Зависимость сейсмических свойств горных пород от вещественного состава. Зависимость сейсмических свойств горных пород от характера структурных связей.
Индикатор степени связи – отношение значений скоростей продольных и поперечных волн
Зависимость сейсмических свойств горных пород от их фазового состава.
Зависимость сейсмических свойств горных пород от действующих напряжений. Причины наличия зависимостей характеристик волнового поля от действующих напряжений. Разномодульные среды.
Способы изучения этих зависимостей – теория, лаборатория, полевые наблюдения.
Связь сейсмических свойств с упругими характеристиками горных пород. Понятие неидеальной упругости.
Поглощение сейсмической энергии – параметр состояния среды и характеристика свойств среды.
«Перекос» среды. Причины перекоса – действующие напряжения. Симметричный источник в несимметричной среде. Появление Y- компоненты от симметричного источника. Задача построения эпюры напряжений в относительной мере – изучение напряженного состояния среды. Задача привязки к абсолютным значениям.
Связь сейсмических свойств с деформационными характеристиками грунтового массива.
Связь сейсмических свойств с прочностными характеристиками массива горных пород.
Сейсмические свойства неоднородных сред.
Сейсмические свойства анизотропных сред.
Тема 4. Эффективная модель среды.
Кинематические и динамические характеристики сейсмических волн в верхней части разреза.
Зависимость характеристик поля от частоты. Представление об эффективной среде. Двухфазная среда. Морской осадок. Песок с водой. Более сложное – минеральные частицы, вода и газ (воздух, органический газ) – газонасыщенные осадки.
Поведение осадков под нагрузкой . Два типа опытов – адиабатический и изотермический процессы.
Классическая теория Био. Общий путь построения связей между эффективными модулями и устройством среды, свойствами ее частей.
Возможности изучения внутреннего строения и характеристик составных частей эффективной среды по измеренным эффективным характеристикам.
Верхняя и нижняя оценки эффективного параметра на основе знания параметров составляющих эффективную среду компонент. Изучение пористости как пример использования представлений об эффективной среде.
Тема 5. Решение геотехнических задач с помощью малоглубинной сейсморазведки.
Изучение инженерно-геологических условий. Инструментальное обследование состояния искусственных грунтов и строительных конструкций. . Изучение динамических воздействий на грунты и конструкции. Мониторинг грунтов и сооружений в зоне влияния крупного строительства. Контроль качества закрепления грунтов. Обследование состояния естественных оснований сооружений. Примеры решения конкретных задач в городе.
Контроль качества производства буроинъекционных свай. Обследование свайных и плитных фундаментов. Акустические обследования заоблицовочных пространств. Оценка сейсмического воздействия на сооружения со стороны внешних источников – технологии производства свай, дорог, метрополитена.
Оценка приращения сейсмической балльности.
Тема 6. Изучение геометрических параметров разреза, изучение свойств и состояния пород
Прослеживание литологических границ. Прослеживание уровня грунтовых вод. Прослеживание подошвы зоны выветривания скальных и полускальных пород.
Изучение оползней – определение мощности оползневого тела, картирование поверхности скольжения оползня, построение вектора максимальных напряжений. Изучение карстовой опасности – картирование кровли карстующихся пород, использование динамических характеристик сейсмической записи для определения относительной степени разрушения закарстованных пород. Задачи расчленения массива грунтов по упругим характеристикам с высокой детальностью – задача сейсморазведки в скважинах. Задачи сейсморазведки на акваториях в городе – изучение карста, литологическое расчленение разреза при прокладке коммуникаций , гидропозиционирвание имеющихся коммуникаций, картирование покровов газонасыщенных илов.
Раздел II. Аппаратура, методика, обработка и интерпретация
результатов малоглубинной сейсморазведки.
Тема 7. Источники колебаний в малоглубинной сейсморазведке.
Ударное воздействие. Диаграмма направленности источников:
- сферического в однородной среде; - типа сосредоточенной силы на поверхности в зависимости от γ=Vs/Vp; - типа сосредоточенной силы в скважине.
Зависимость диаграммы направленности от:- геометрии среды;- свойств среды.Вывод о возможности получения на записях волн разных типов на Z-Z расстановках. Примеры работ.
Классификация источников по способу преобразования разных видов энергии в сейсмическую.
I. Ударные, механические. 1. Вертикальные. 2. Горизонтальные источники.
Кувалды. Падающие грузы. Ударники. С линейными и нелинейными ускорителями.
II.Взрывные, современные, ружья. Взрывы в скважинах, карьерах и др. особых условиях. Петарды
III. Газодинамические. Принцип действия. Виды смесей. Водный вариант. ГСК. Малоглубинный современный вариант.
IV. Электроискровые. Принцип накопления энергии. Принцип преобразования энергии. Импульс характерной формы. Блок-схема накопителя. Два типа разрядов. Излучатели. Способы управления характеристиками возбуждаемого импульса.
Варианты для воды, для скважин и для суши.
V. Индукционные. Накопление энергии как у электроискровых.
Водный вариант – бумер (частоты, размеры, устройство). Сухопутный вариант – «Сонар». Тяжелый вариант – тампер. Скважинный источник поперечных волн.
VI. Пневматические. Пневмопушки. Принцип действия. Варианты накопления энергии.
Море, река, скважины, суша.
VII. Пьезоэлектрические. Пьезокерамика. Профилографы. Параметрика. Локация бокового обзора. Эхолотирование. Задача гидропозиционирования.
VIII. Комбинированные. IX. Вибрационные. 1. Регулярные свипы. 2. Случайные сигналы.
Тема 8. Приемные системы .
1.Электродинамический сейсмоприемник:
- устройство; - элементы теории – колебательный контур; электрическая схема;
два вида затухания – механическое и электромагнитное.
- собственные колебания сейсмоприемника -частотная характеристика сейсмоприемника; -что и в какой области частотной характеристики приемник принимает ?
- сейсмоприемник, поставленный на почву; - коэффициент электромеханической связи. - методы испытаний , поверки, периодическая метрология и т.д – лаборатория , поле. - Примеры реклам и заявок на новое.
Где применяются и зачем электродинамические сейсмоприемники.
2.Пъезоприемники - акселерометры.
- уравнение связи –- частотная характеристика пьезоприемника; - чувствительность пьезоприемника.Примеры – гидрофоны, наземные приемники. Где применяются и зачем пьезоприемники.
3. Зонды и косы - устройства и примеры.
- скважинные зонды на э.-д. приемниках – компоненты и каналы, прижимы, что от этого зависит, необходимая степень прижима, влияние свойств стенки скважины, влияние обсадки и затрубного пространства ;
- скважинные зонды на на пъезоприемниках - преимущества и недостатки, влияние свойств стенки скважины, влияние обсадки и затрубного пространства, канальность.
- морские и речные косы – одноканальные устройства и их характеристики,
много канальные устройства и их характеристики, группирование.
4. Сейсмостанции для инженерных работ.
Историческая справка. Характеристики: 1. канальность;2. аналоговая часть – полоса, усиление, фильтры и усилители – проблемы;3. АЦП – разрядность, динамический диапазон;4. Тип ЭВМ, климатика.5. Программа сбора – окно записи, число точек и дискрет, накопление (варианты), возможность ввода геометрии расстановки;6. Синхронизация - типы и свойства. 7. Телеметрия .
8.Примеры - марки, цены и т д..
Тема 9. Методики наземных наблюдений.
1.Получение технического задания. Сведения и требования.
2.Построение сейсмогеологической модели среды.
3. Типы информационных сигналов в малоглубинной сейсмике: наземной, скважинной, аквальной. Выбор информационных сигналов для решения поставленной задачи.
4. Решение прямой кинематической задачи: построение годографов всех типов волн, определение зон прослеживаемости полезных сигналов, выбор полезной волны и метода наблюдений.
5. Оценка длины расстановки и шага сейсмоприемников.
6. Решение прямой динамической задачи :– расчет синтетической сейсмограммы;
- оценки уменьшения интенсивности и изменения частотного состава волн вдоль профиля –оценка влияния сферического расхождения; - оценка влияния поглощения.
7. Проектирование системы наблюдений исходя из технического задания, сейсмогеологической модели среды, результатов решения прямых задач и характеристик имеющейся аппаратуры.
Тема 10. Малоглубинные наблюдения на акваториях и в скважинах.
1.Задачи малоглубинных исследований на акваториях: - геологическое строение поддонных отложений;- задачи картирования, задачи обнаружения; - обследование подводных конструкций.