Коефiцiєнт вiдбиття має максимум, амплiтуда якого

. (10.25)

Мінімальне значення коефіцієнта вiдбиття вiд тонкого шару

, або , (10.26)

при .

Якщо середовище, що вмiщує тонкий шар, однорідне то коефiцiєнт вiдбиттяk при вказаних значеннях дорiвнює 0 i зростає з частотою в околицях цих значень по закону, близькому до лiнiйного.

У випадку прошаркiв з проміжними значеннями акустичної жорсткостi змiни фази хвилі за рахунок вiдбиття на границi шару або ж не відбувається, або ж вiдбувається одночасно на обох границях шару (для пластiв зі зменшуючими акустичними жорсткостями). Тому максимуми коефiцiєнту відбиття для таких шарів спостерігаються при тих же значеннях , при яких коефіцієнт відбиття від шару з підвищеними чи пониженими жорсткостями мав найменші значення, i навпаки.

Амплiтуда максимумiв коефiцiєнта вiдбиття для шарiв з промiжною акустичною жорсткiстю виражається формулою (10.26), а мінімумів (10.25). У частковому випадку, якщо z₁₂·z₃₂=1 або ж

, (10.27)

тобто при акустичній жорсткості проміжного шару, рівній середньогеометричному жорсткостей вміщуючих порід, коефіцієнт відбиття дорівнює 0.

Порядок проведення роботи

Розрахувати частотну характеристику тонкого шару, виходячи з номеру варiанта n, який визначається номером студента по списку групи.

₁=2000 + 50·n [кг/м³]

₂=2400 + 50·n [кг/м³]

₃=2100 + 50·n [кг/м³]

V₁=3000 + 100·n [м/с]

V₂=3100 + 100·n [м/с]

V₃=3050 + 100·n [м/с]

l=50 + 5·n [м]

Частота f змiнюється вiд 5 до 150 Гц з кроком 5 Гц.

Оформлення результатiв роботи

На мiлiметровому паперi побудувати розраховану частотну характеристику коефiцiєнта вiдбиття вiд тонкого шару, так, щоб k вiдповiдав 10-15 см по вертикалi, а 10 Гц - 10 мм по горизонталі.

Питання для самоперевірки

- В яких випадках коефiцiєнт вiдбиття максимальній?

- Чим визначається неоднорiднiсть частотної характеристики тонкого шару?

- Яка акустична жорсткiсть просвiтлюючого шару?

- Якi геологiчнi об’єкти утворюють тонкi шари?

- Фiльтром яких частот може бути тонкий шар?

- Що такє "резонансна частота" тонкого шару?

- Яка потужнiсть "тонкого" шару для сейсмiчного діапазону хвиль?

Лiтература

1. Берзон Н.С. Сейсмічна розвідка тонкошаруватих середовищ. -М.: "Наука", 1976, 224 с.

2. Сейсморозвідка. Довідник геофізика /Під ред. І.І.Гурвіча, В.П.Номоконова. -М.: "Надра",1981, 464 с.

3. Петкевич Г.І., Морошан Р.П., Філатов Ю.В. Свердловинна сейсмоакустика при вирішенні задач прогнозування геологічного розрізу.-К.: "Наукова думка", 1985, 232 с.

10.8 Визначення коефіцієнтів поглинання пружних хвиль

Мета та завдання роботи

Вивчення способів визначення коефіцієнтів поглинання пружних хвиль. Завданням є самостійна робота студентів по вибору способу (методики) визначення коефіцієнтів поглинання пружних хвиль, монтаж установки та експериментальне визначення сейсмоакустичних параметрів зразків гірських порід.

Внаслідок виконання роботи студенти отримають:

- знання про способи визначення коефіцієнта поглинання пружних хвиль;

- уміння самостійно обирати схему експерименту, змонтувати лабораторну установку, провести експеримент та обробити результати;

- навички цілеспрямованого бібліографічного пошуку, роботи з контрольно-вимірювальною апаратурою, обробки даних експерименту на ПЕОМ.

Для виконання лабораторної роботи студентам надається наступна апаратура:

- ультразвуковий дефектоскоп УК-15 п;

- осцилограф двопроменевий СI-77;

- осцилограф С9-1;

- генератор Г3-34;

- частотомір ЧЗ-34;

- комплект випромінювачів та приймачів;

- коаксіальні кабелі, трійники;

- колекція зразків гірських порід.

Основні теоретичні положення

Поглинання пружних хвиль у гірських породах зумовлено дисипацією сейсмічної енергії в процесі розповсюдження хвиль, переходом пружної (потенціальної та кінетичної) енергії у теплову, електромагнітну та інші види енергії.

Кількісно процес дисипації пружних хвиль описується коефіцієнтом поглинання a

U=U₀exp(-X)sin, (10.28)

де U - амплітуда хвилі на відстані X від джерела;

U₀- початкова амплітуда хвилі;

 - її фаза.

Вважають, що коефіцієнт поглинання є степеневою функцією частоти 

()=B ⁿ, (10.29)

де B - коефіцієнт пропорційності.

0,5  n  2.

Поглинання пружних хвиль характеризує також логарифмічний декремент затухання

V()=(), (10.30)

де  - довжина хвилі з частотою , та добротність середовища

Q^-1. (10.31)

При лінійній залежності коефіцієнта поглинання від частоти логарифмічний декремент затухання та добротність є постійними величинами.

Завдання для самостійної роботи

1. Виконати бібліографічний пошук по методиці визначення поглинання пружних хвиль в гірських породах, для початку взявши підручники, вказані в п.8.6.1 і 8.6.2.

2. Вибрати методику, яка підходить для визначення поглинання пружних хвиль на зразках гірських порід з розмірами 0,05 - 0,15 м.

3. Змонтувати вимірювальну установку із запропонованого комплекту апаратури.

4. Провести серію експериментів із взірцем гірської породи, номер якого відповідає номеру студента в підгрупі.

5. Виконати математичну обробку результатів експерименту з метою виключення випадкових похибок і т.п., оцінити точність визначення параметрів поглинання.

6. Зробити висновки про характер поглинання і його величину.

7. У звіті бригади вказати конкретний внесок кожного члена бригади у виконаній роботі.

Контроль виконання роботи

Хід виконання роботи контролюється викладачем шляхом співбесід з членами творчої бригади в процесі консультацій по лабораторній роботі.

Питання для самоперевірки

- Які фактори впливають на амплітуду пружних хвиль?

- Які способи визначення коефіцієнта поглинання Вам відомі?

- Який діапазон частот слід обирати для дослідження зразків малої довжини?

- Як виміряти амплітуду хвиль?

- Яке число спостережень необхідно виконати для досягнення заданої точності експерименту?

- Що впливає на точність визначення коефіцієнта поглинання пружних хвиль?

- Як впливає сила тиску перетворювачів та акустичний контакт з зразком гірської породи на амплітуди досліджуваних хвиль?

- Чи впливає коефіцієнт відбиття від торця зразка на амплітуду хвиль?

- Яку хвилю Ви реєструєте на Вашій установці?

- Які сейсмоакустичні параметри зразка можна ще визначити на змонтованому обладнанні?