Вопрос 74. Применение геофизических методов разведки

В большинстве случаев геофизические исследования применяют как вспомогательные методы. Они помогают изучать геологический разрез горных пород, водоносные горизонты, а также геологические процессы и явления.

Геофизические методы исследования основаны на различиях физических свойств горных пород (удельного электрического сопротивления, скорости распространения упругих сейсмических волн, радиоак­тивности, магнитной восприимчивости и т.д.). Изменения величин этих параметров по вертикали или в горизонтальном направлении свиде­тельствуют об изменении состава и состояния горных пород и подземных вод. Эффективность геофизической разведки зависит от степени различия пород по физическим свойствам, а также от правильного сочетания ее с другими методами исследований. Геофизические исследования прово­дят с поверхности земли и в буровых скважинах.

Электроразведка в практике получила наибольшее применение. Она основана на исследовании искусственно создаваемого в массивах пород электрического поля. Каждая порода в зависимости от состава, состояния, водоносности характеризуется своим удельным электрическим сопротивлением. Чем больше разница в удельном сопротивлении, тем точнее ре­зультаты электроразведки.

Электроразведка с поверхности земли применяется в 2-х модификациях: электрозондирование (рис. 18) и электропрофилирование. При методе ВЭЗ приемные электроды М и N с включенным в их цепь потенциометром остаются неподвижными, а питающие электроды А и В последовательно перемещаются от центра зондирования. Чем больше расстояния между А и В, тем на большую глубину проникают токовые линии. Измеряя силу тока между питающими электродами А и В и разность потенциалов между электродами М и М, определяют удельное сопротивление горных пород.

Интерпретация кривых ВЭЗ позволяет установить смену пород и изменения их состояния в вертикальном направлении и построить геологический разрез. Метод ВЭЗ широко используется для определения глубины залегания и мощности водоносных горизонтов.

Вертикальное электрозондирование ведется по заранее намеченным профилям или сетке квадратов. Густота точек на участке зависит от требуемой детальности исследований. Расстояния между профилями в зависимости от размеров участка назначают равными 50, 100 и даже 200 м; при более высокой детальности расстояния уменьшают до 30, 20, 10 м. Расстояния между точками на профиле (шаг профиля) не должны быть более 20 м. Расстояние между приемными электродами МН обычно назначают равным или кратным шагу профиля.

При электропрофилировании (ЭП) по профилю перемещаются одновременно четыре электрода АММВ при неизменном расстоянии ними. Вся установка последовательно перемещается на величину MN по профилю. Двигаясь по намеченному профилю, определяют удельное сопротивление рк и приписывают их точкам О.

Сейсмические методы основаны на измерении скорости распространения упругих колебаний, искусственно возбудимых в горных породах (взрывами, ударами). Замерив время пробега упругой волны от точки возбуждения до сейсмоприемника, вычерчивают кривую - годограф, по которому рассчитывают скорость распространения волны в исследован­ных породах и строят сейсмогеологический разрез. Применение такой аппаратуры при инженерно-геологических изысканиях оказывается мало­эффективным. Учитывая, что при инженерно-геологических исследова­ниях изучение грунтов ведется на небольших площадях и глубине (до 20-50 м), в последнее время началось конструирование легких, переносных сейсмических установок ОСУ-2М, для обслуживания которых достаточно 2-3 человека, взрывной способ возбуждения упругих волн в грунте заменяется ударами кувалды по стальной плите или деревянному чурбаку.

Инженерная микросейсмическая разведка производит прослеживание отдельных преломляющих горизонтов в рыхлых отложениях, с определением свойств и состояния (трещиноватости, тектонических нарушений) коренных пород, уровня грунтовых вод, развития карстовых процессов, погребенных речных долин, промерзание и оттаивание пород в районах распространения многолетней мерзлоты.

Инженерная сейсмическая разведка может вестись одиночными маршрутами с шагом от 2 до 10 м и площадями; во втором случае работы ведутся для составления карт, причем вся исследуемая площадь покрывается системой параллельных маршрутов, отстоящих один от другого на расстоянии 20-100 м.

Следует отметить, что в сложных сейсмических условиях этот метод недостаточно точен. Так, например, при наличии линз верховодки вблизи уровня фунтовых вод и при малой мощности водоносного горизонта почта невозможно точно определить положения уровня подземных вод. В силу этих обстоятельств рекомендуется микросейсмический метод применять в комплексе с другими методами исследований (электроразведкой, бурением и др.).

Микромагнитная съемка применяется для инженерно-геологических изысканий. Глубина исследования грунтов при этом методе не превышает 10-15 м, однако этого обычно достаточно для проектирования большинства средних и малых сооружении.