2. Коротка характеристика методів геофізичних досліджень

Электророзвідка - заснована на різних електричних властивостях (питомому електричному опорі, поляризованості, діелектричних постійних) ґрунтів різного генезису, що знаходяться в сухому чи водонасиченому стані (табл. 7.1).

Таблиця 7.1

Питомий електричний опір (ПЕО) деяких порід

Гірська порода	Стан гірської породи	ПЕО, Ом м
Рослинний шар	Вологий	50 – 10 000
Піски	Маловологі Вологі Насичені водою	4 000 – 150 000 150 – 2 000 40 - 400
Супіски	Тверді та пластичні Текучі	40 – 170 20 - 70
Глини	Тверді та м`якопластичні Текучопластичні та текучі	2 –26 1 -16
Галечники чисті	Вологі Водонасичені	400 – 10 000 200 – 1 000
Скельні породи	Вивітрілі Невивітрілі	30 – 400 250 – 1х108

Для одержання необхідних характеристик вивчаються як природні, так і штучно створені в земній корі електромагнітні поля. Основні способи цих досліджень такі:

- вертикальне електричне зондування (ВЭЗ) - для вивчення геологічного розрізу по вертикалі;

- електропрофілювання (ЭП) - для вивчення зміни розрізу в горизонтальному напрямку.

Сейсморозвідка заснована на збуджені та реєстрації сейсмічних хвиль різних типів з метою вивчення будови, речовинного складу та напруженого стану гірських порід.

Особливості розповсюдження пружних хвиль в земній корі залежать від показників пружності та щільності середовища.

Пружні властивості можуть бути повністю з’ясовані за допомогою двох параметрів: швидкості розповсюдження поперечних та повздовжніх хвиль (табл. 7.2).

Таблиця 7.2

Швидкість пружних хвиль

Гірська порода	Стан породи	Швидкість повздовжніх пружних хвиль Vp, м/с	Швидкість поперечних пружних хвиль V, м/с
Рослинний шар	Вологий	40 –500	15 - 200
Піски	Маловологі Вологі Насичені водою	80 – 400 200 –1000 1500 - 1900	40 – 300 100 – 700 -
Супіски	Тверді та пластичні Текучі	300 – 700 1700 - 1900	100 - 350
Глини	Тверді та м`якопластичні Текучопластичні та текучі	1100 – 1300 1750 - 2200	200 –700 -
Галечники чисті	Вологі Водонасичені	500 –1 100 2 000 – 3 300	300 – 800 -
Скельні породи	Вивітрені Невивітрені	1000 – 3 300 2 000 – 7 000	200 – 600 1000–4000

Основні методи, які використовуються при проведенні сейсморозвідки, такі:

- відбитих хвиль;

- переломлених хвиль.

У практиці також одержав широке поширення метод мікросейсморозвідки. Даний метод дозволяє одержати крім відомостей про розріз, властивості та стан ґрунтів ще й відомості про сейсмічність території.

Ядерні методи в практиці вишукувань використовуються при виконанні радіоактивного каротажу (тобто для вивчення складу та стану ґрунтів у стінках свердловин). Відповідно до виду реєстрованого випромінювання розрізняють гамма-каротаж і нейтронний каротаж.

Метод гамма-каротажу ґрунтується на вивченні інтенсивності гамма-випромінювання, обумовленого природною радіоактивністю ґрунтів. Метод гамма-гамма-каротажу заснований на реєстрації вторинного гамма-випромінювання після штучного опромінення ґрунтів джерелом гамма-квантів.

Метод гамма-нейтронного каротажу ґрунтується на реєстрації нейтронного випромінювання, що виникає в ґрунтах при штучному опроміненні їх джерелами гамма-квантів.

Методом нейтронного каротажу реєструються параметри багаторазово розсіяних теплових нейтронів, що утворюються в результаті уповільнення в ґрунтах швидких нейтронів (нейтрон-нейтронний каротаж) чи гамма-квантів, що виникають при захопленні повільних нейтронів у ґрунтах (нейтронний гамма-каротаж). Методи ядерних досліджень є одними з найбільш достовірних, що дозволяють одержати якісні показники властивостей ґрунтів без проходки свердловини, добору зразків та їхнього наступного вивчення в лабораторних умовах. Також вони є незамінними в складних ґрунтових умовах при неможливості добору якісних зразків непорушеної структури (монолітів).

При виконанні польових робіт можливо застосовувати такі комбінації методів:

- статичного зондування і каротажу (СПК, СР-79, СП-69);

- динамічного зондування і каротажу.

Найбільше поширення одержала установка СПК- станція пенетраційного каротажу (зонд, що містить джерело випромінювання, вдавлюється в ґрунт гідравлічним домкратом).

Станція забезпечує дослідження властивостей ґрунтів шляхом одночасного виміру їх деформаційних і міцносних властивостей механічним шляхом (по опору зануренню зонда), а також щільності, пористості та вологості ґрунтів ядерними методами. У процесі занурення зонда інтенсивність випромінювання нейтронів і гама-часток реєструється датчиками і кабелем передається на пульт наземної апаратури.

В табл. 7.3 наведено основні принципові схеми геофізичних методів досліджень.

Таблиця 7.3.

Геофізичні методи досліджень властивостей ґрунтів

Метод	Вид дослід-жень	Розташування стосовно поверхні землі приймача та джерела збудження фізичного поля		Схема спостережень, де - джерело - приймач	Основний параметр, одержуваний при інтерпретації, та його поширення	Основні розв'язувані задачі
		Приймач	Джерело
1	2	3	4	5	6	7
I. Сейсморозвідка	1. Сейсмо-зонду-вання (СЗ)	На поверхні	На поверхні		VP, S - по глибині	Встановлення глибини залягання корінних порід, потужності талих порід у мерзлоті, рівня ґрунтових вод, зон вивітрювання
	2. Верти-кальне сейсмічне профілю-вання (ВСП)	На глибині	На поверхні		VP, S - по глибині	Те ж саме, у тому числі розчленування верхньої частини розрізу з виділенням слабких прошарків

Продововження таблиці 7.3.

1	2	3	4	5	6	7
I. Сейсморозвідка	3. Ультразвуковий каротаж (УЗК)	На глибині	На поверхні		VP, S - по глибині	Оцінка зон вивітрювання, тектонічних порушень, детальне вивчення пружних і фізико-механічних властивостей порід
	4. Сейсмічне просвічування	На глибині	На глибині		VP, S - у вертикальній площині	Детальне вивчення розрізу, виявлення анізотропії швидкостей розповсюдження пружних хвиль
II. Электророз-відка	1. Вертикальне електричне зондування (ВЭЗ)	На поверхні	На поверхні		к - по глибині	Детальне літологічне розчленовування верхньої частини розрізу, визначення рельєфу корінних порід, виявлення карстових зон і вивітрілих порід, рівня ґрунтових вод

Продововження таблиці 7.3.

1	2	3	4	5	6	7
	2. Электропрофілювання	На поверхні	На поверхні		 к - на постійній глибині уздовж профілю	Виявлення і трасування тектонічних порушень, кишень вивітрювання, карстових порожнин і потужності інтрузивних тіл
	3. Электро каротаж (ЭК)	На глибині	На глибині		К по глибині	Визначення положення водопроникних і водотривких шарів, рівня ґрунтових вод, напрямку та швидкості руху підземних вод
III. Радіоізотопні методи	1. Эманацій-на зйомка	На глибині ( 0,5 - 0,7 м)	На глибині		І, інтенсивність розпаду еманацій уздовж по профілю	Виділення зон існуючих гравітаційних зміщень (зсувів, розломів і т. ін.)
	2. Радіометричний каротаж	На глибині	На глибині		 - об'ємна вологість; W – щільність ґрунту по глибині	Визначення щільності, вологості та ступеня водонасиченості ґрунтів