n1

§4. Способы возбуждения сейсмических колебаний……………………………. 23

§5. Прием и регистрация сейсмических колебаний……………………………... 30

Глава III. МЕТОДИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ……………………. 51

§8. Факторы, определяющие выбор методики работ. …………………………... 51

§9. Системы наблюдений. ………………………………………………………... 60

Контрольные вопросы к главе 3 …………………………………………………... 70

Глава VI. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ……………………………………... 135

§15. Исследование состояния поверхности известняков в районе ж.д. станции Беговая (г. Москва) ………………………………………………………………….. 135

§16. Картирование поверхности ненарушенных карбонатов на переходе трубопровода через реку Оку ………………………………………………………. 140

§17. Межскважинное сейсмическое просвечивание в инженерно-

геологических целях …………………………………………………………………. 145

ЛИТЕРАТУРА ………………………………………………………………………. 148

4

по верхнему слою, и их скорость определяется свойствами этого слоя. Длинные волны

( > Н) проникают глубже поверхностного слоя, и их скорость во многом определяется свойствами нижележащих отложений. Так как при импульсном возбуждении колебаний образуются волны разной длины, то при регистрации поверхностной волны форма ее меняется в зависимости от расстояния за счет неодинакового запаздывания разных частотных составляющих - происходит растяжение волны (cм. рис.31, глава IY).

Плоские волны и плоские границы раздела

При нормальном падении плоской волны (продольной или поперечной) на плоскую границу раздела образуются две монотипные (т.е. такого же типа) волны -

отраженная и проходящая.

Коэффициент отражения (для смещения частиц)

Ослабление волны при прохождении границы в прямом и обратном направлении

(влияние промежуточной границы на отраженную волну)

При наклонном падении плоской волны на плоскую границу раздела образуются четыре волны - два типа отраженных и два типа проходящих (преломленных) волн. В

формулы для коэффициентов отражения и преломления при этом входят значение угла падения и соотношения скоростей волн в обеих средах ([7] , стр. 21).

Углы отражения и преломления связаны законом Снеллиуса (рис.1)

Идеально упругая среда с объемными неоднородностями.

За счет рассеяния на неоднородностях проходящая сейсмическая волна с расстоянием затухает

6

Величина коэффициента рассеяния зависит от размеров и акустической контрастности неоднородностей среды и обычно увеличивается с уменьшением длины волны.

Рассеянные волны, накладываясь на проходящие волны, вызывают флуктуации их амплитуд и времен прихода - образуют сейсмическую мутность среды ([7], стр. 7375).

Неидеально упругая среда.

В целом, для таких сред закон Гука не справедлив. Однако для изучения распространения сейсмических волн в таких средах можно использовать модифицированный закон Гука, где упругие постоянные имеют комплексную форму и зависят от частоты. В первом приближении изменением скорости волн за счет неидеальной упругости в реальных средах можно пренебречь, а уменьшение амплитуды волн за счет поглощения энергии волн в среде можно учитывать следующим образом:

(1.11)

Так как затухание сейсмических волн вследствие поглощения их в неидеально упругой среде проявляется во многом так же, как и затухание вследствие рассеяния на неоднородностях среды, то большинство способов определения коэффициентов поглощения по записям сейсмических волн не позволяет разделить эти два эффекта.

7

Поэтому часто говорят об эффективных коэффициентах затухания, включая в это

понятие и рассеяние волн.

Сферические волны.

Плотность энергии сферической волны с удалением от источника уменьшается за счет расхождения фронта волны обратно пропорционально квадрату расстояния r .

Энергия колебаний пропорциональна квадрату их амплитуды. Следовательно

Вследствие этого поверхностные волны являются часто сильной помехой в сейсморазведке.

При изучении распространения волн с произвольными фронтами в сложнопостроенных средах используются следующие принципы.

Принцип Гюйгенса.

Каждая точка, до которой дошло возбуждение, является источником вторичных волн; поверхность, огибающая фронты этих вторичных волн, указывает положение фронта действительно распространяющейся волны (рис. 2).

Принцип Ферма.

Действительный путь распространения волны из одной точки в другую есть тот путь, для прохождения которого волне требуется минимальное (экстремальное) время по сравнению с любым другим путем.

Принцип взаимности.

Время распространения монотипной волны из одной точки в другую не изменится,

если поменять местами источник и приемник.

§ 2. Годографы волн.

Годограф - это график зависимости времени вступления (экстремума) волны от координат точек наблюдений. Уравнение годографа

t t(x)

8

Рис. 3. Лучи и годографы прямой (tпр), поверхностной (tR), отраженной (tотр) и головной (tг) волн.

9

Кажущаяся скорость (V*) - скорость распространения волны вдоль линии

где - угол выхода волны на поверхность;

V - истинная скорость волны в среде.

Годограф прямой волны в однородной среде при наблюдении на прямолинейном

продольном профиле является наклонной прямой линией (рис. 3). Уравнение годографа

Годограф отраженной волны от плоской отражающей границы, наклоненной под углом к линии наблюдений, и при однородной покрывающей толще со скоростью V

представляет собой гиперболу. Уравнение годографа (рис. 3)

Годограф преломленной (головной) волны.

При условии, что V2 >V1 (рис. 3), лучи сферической волны, падающие на границу

под критическим углом i ( Sini V1 ), во второй среде скользят вдоль границы. Так как

V2

V2 >V1 , то волна, распространяющаяся во второй среде вдоль границы, обгонит прямую волну в первой среде. По принципу Гюйгенса, каждая точка фронта этой волны

10