Инженерлік-гидрогеологиялық сейсмикалық барлау.

Геологиялық ортаны инженерлік-геологиялық және гидрогеологиялық ізденістерде (гидроқұрылыс, жол, өндірістік және азаматтық құрылыс, оның ішінде мәңгі тоң аймақтарында, жер асты суларын іздеу, түрлі геоэкологиялық, гляциологиялық т.б. міндеттерді шешу) сейсмикалық барлау кеңінен қолданылып келеді. Ол түпкілікті таужыныстар тереңдігін зерттеуде, шөгінді қатқабаттарды жіктеуде, морыған қыртыс, мұз қалыңдығын анықтауда, мәңгі тоңды карталауда, айырылымды бұзылыстарды, жарықшақты карстелген аймақтарды қадағалауда, жылжымаларды зерттеуде, жер асты суларының деңгейін анықтауда қолданылады.

Инженерлік-гидрогеологиялық сейсмикалық барлау аз тереңдікті қамтиды, сондықтан өріс көзі әлсіз жарылыс немесе соққы арқылы алынады.

Тау кенорнында сейсмикалық барлау (жер астындағы сейсмикалық барлау) массив тұтастығын, қуыстарды, суланған аймақтарды анықтау, тау кенорны маңы таужыныстарының геологиялық құрылысын, физикалық-механикалық және беріктік қасиеттерін, таужыныс қысымын зерттеу мақсатында қолданылады. Толқындардың тарау жылдамдығын зерттей отырып, таужыныстардың серпінді константтарын есептеуге болады. Сол арқылы тау кенорнын қаптауды және бекітуді есептеуге, грунттың орнықтылығын, қаттылығын, игерілімдігін анықтауға болады.

Сейсмикалық барлаудың тура есебі

1. Тура есеп. Сейсмикалық барлаудың шағылған толқындар әдісі тура есебін шешу үшін қабаттардың қалыңдығы мен толқындардың тарау жылдамдығы белгілі қиманың годограф теңдеуін алу керек. Ең қарапайым мысал: бір текті изотропты жоғарғы қабаттан және еңіс шекаралы акустикалық қаттылығымен күрт ерекшеленетін астыңғы жартылай кеңістіктен тұратын екі қабатты қима.

(16.1)

Алынған теңдеудің гипербола теңдеуі екенін көруге болады. Гипербола теңдеуінен келесі айырманы алуға болады.

(16.2)

Бұл гипербола осі t осіне параллель және х осі бойынша 2Нsinφ шамаға жылжыған.

Екі қабатты бір текті қима үшін шағылған толқындар әдісінің тура есебін шешу келесі годограф теңдеуін береді:

(16.3)

Сейсмикалық барлаудың түрлері

1.Терең сейсмикалық зондылау әдісі жер қойнауының бөліктерін зерттеуге арналған. Зерттеу тереңдігі 20-80 км. Жиілігі – 0,5 -2 гц тен 6-8 гц ке дейін толқындар тіркеледі.

2. Аймақтық сейсмобарлау жер қыртысы құрылысының басты ерекшеліктерін анықтау геологиялық аймақтардағы ірі жарылымдарды табуға және де басқа геофизикалық барлау әдістері нәтижелерін талдауға қажетті деректерді алуға арналып жүргізіледі. Барлау тереңдігі 4-15 км. Жиілігі 6-20 гц аралығында шағылған және сынған толқындар тіркеледі.

3, мұнай газдық сейсмобарлау жұмыстары шөгінді қабаттарда мұнай мен газ жиналатын құрылымдарды іздестіру және барлау үшін жүргізіледі.

4, Көмір бассейндерінде және шахталарда жүргізілетін сейсмобарлау әдістері көмір кенорындарын іздестіру үшін пайдаланылады. Тереңдігі 200-300 м жиілігі 0,2-2 КГц толқындартіркеледі.

5,Рудалық сейсмобарлау

6. Инженерлік сейсмобарлау

7. кәсіпшілік сейсмобарлау

8.теңіздік сейсмобарлау

Сейсмикалық барлаудың физ-геол негіздері

Табиғи геологиялық орталар жылдамдық қимасы мен оларда монотипті толқындардың тарау ерекшеліктері жағынан өте күрделі. Сейсмикалық орталардың қарапайымдалған физикалық-геологиялық модельдері (ФГМ) мыналар:

- бір текті изотропты ортада толқынның тарау жылдамдығы барлық нүктелер мен бағыттарда тұрақты.

- бір текті анизотропты ортада жылдамдық бағыттар бойынша әр түрлі.

- бір текті қабатты орталарда жылдамдық бір қабатта тұрақты, келесі қабатпен шекарада күрт өзгереді.

- градиентті орталарда жылдамдық координаталардың үздікссіз функциясы түрінде болады. Көбінесе жылдамдық тереңдікке байланысты өседі (тік градиентті орталар).

- екі өлшемді әр текті орталарда жылдамдық тік және көлденең бағытта өзгереді.

- үш өлшемді әр текті орталарда жылдамдық үш бағытта өзгереді.

Таужыныстар мен орталардың серпінділік және пьезоэлектрлік қасиеттеріне қума (V_p) және көлденең (V_s) толқындардың жылдамдықтары, олардың жұтылуы (b_p, b_s) жатады. Бұл параметрлер серпінділік модульдерімен (E, δ, μ_c, K_c) және тығыздықпен (σ) анықталады.

Сейсмикалық толқын годографы

ГОДОГРАФ – сейсмикалық толқындардың келу уақыты мен бақылау нүктелері координаталары арасындағы байланыс графигі.

Сейсмикалық толқындардың тарау жылдамдықтары

Толқындардың тарау жылдамдықтары әр түрлі орталар шекараларында құлаушы толқын энергиясынан шағылған және сынған толқындар пайда болады. Бұл кезде құлаушы толқынмен типтес (монотипті, біртипті) шағылған және сынған толқындар немесе құлаушы толқыннан басқа типтегі (ауыспалы) толқындар құралуы мүмкін.

Сейсмикалық барлау үшін сынған толқындардан α = i ауыспалы бұрышпен құлайтын немесе сыну бұрышы 90⁰-қа тең толық ішкі шағылу бұрыштағы толқындардың маңызы зор. Бұл жағдайда бөлуші шекара бойымен сырғанақ сынған толқындар өтеді. Гюйгенс принципі бойынша, олар алғы (басқы) толқындарды құрайды. Осы толқын сынған толқындар әдісімен зерттеледі. β = 90⁰, sin β = 1 болғанда, ауыспалы құлау бұрышын sin i = V₁/V₂ формуласымен анықтайды. sin i < 1 болғандықтан, сырғанақ, демек алғы (басқы) сынған толқындардың пайда болу шарты: V₁ > V₂ .