CC BY
18
Таким образом, при передаче по кабелю двоичных кодовых сигналов эффективная длительность однополярных кодовых сигналов не должна превышать эффективной длительности импульсного отклика кабеля. Максимальная частота передачи по кабелю кодовых импульсов соответствует тактовым интервалам, равным удвоенному значению эффективной длительности импульсного отклика кабеля. На предельной частоте передачи сигналы с гладкой формой и минимальной шириной спектра не имеют преимуществ перед прямоугольными сигналами.
Выводы
1. Каротажный кабель представляет собой линию связи с пониженной добротностью и нелинейной зависимостью передаточной функции от длины кабеля. Каждый тип каротажного кабеля определенной длины представляет собой самостоятельную и индивидуальную систему передачи сигналов. Пониженная добротность каротажных кабелей может быть учтена введением в расчетные формулы вторичных электрических параметров жил коэффициента электромагнитных потерь.
2. Разработана и предлагается для практического использования обобщенная математическая модель каротажного бронированного кабеля с учетом его фактических частотно-зависимых первичных электрических параметров и пониженной добротности, которая отображает реальные электрические параметры кабеля с точностью не хуже 10 %.
3. Основными числовыми характеристиками кабеля как системы передачи данных, полностью определяющими его импульсную пропускную способность и качество передачи данных, являются эффективная ширина частотного спектра пропускания кабеля ЛО, эффективная длительность импульсного отклика кабеля Д7*и индекс неопределенности Л7М1
4. Максимальная скорость передачи по кабелю однополярных сигналов соответствует тактовым интервалам, равным удвоенной эффективной ширине импульсного отклика кабеля, при этом эффективная длительность импульсов не должна превышать эффективной длительности импульсного отклика кабеля.
5. На предельной частоте передачи данных сигналы с гладкой формой и минимальной шириной спектральной характеристики не имеют преимуществ перед прямоугольными сигналами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Белорусов H.H., Гроднсв И.И. Радиочастотные кабели. М.: Энергия, 1973. 328 с.
2. Горбенко Л.А. и др. Исследование электрических параметров теплостойких каротажных кабелей марок КОБДФ-6(8) и КТБФ-б(Ю) // Геофизическая аппарату ра. JI.: Недра, 1966. Вып. 28. С. 174-180.
3. Гроднев И.И., Фролов H.A. Коаксиальные кабели связи. М.: Радио и связь, 1983. 209 с.
4. Кова.тьчук И.Н. и др. Исследование электрических параметров бронированных каротажных кабелей. //Геофизическая аппаратура. Л.: Недра, 1967. Вып. 34. С. 151-163.
5. Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы. Часть 2. М.: Мир, 1988. 360 с.
УДК 550.8(625.451)
Ю.К. Гвоздарей
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГРАДИЕНТА ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭПИЦЕНТРА ПРОВЕДЕННОГО ПОДЗЕМНОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА
В июне 2000 года на двух объектах были проведены экспериментальные исследования по отработке технологии картирования гравитационного поля для обнаружения и локализации эпицентральной зоны подземного ядерного взрыва (ПЯВ).
В результате воздействия ПЯВ на массив горных пород образуется камуфлетная полость (рис. 1), при этом занимавшие ранее этот объем горные породы вытесняются во вмещающую среду. Окружающая камуфлетную полость зона уплотнения имеет форму, близкую к сферической. В этой зоне находится спрессованный материал, образовавшийся в результате разрушения породы ударной волной с последующим уплотнением при расширении полости.
Рис. 1. Воздействие ПЯВ на массив горных пород
При проведении ПЯВ в массиве хрупких пород, как правило, образуется столб обрушения, при этом раздробленная горная порода, расположенная выше камуфлетной полости, перемещается в эту полость. Если вмещающие породы пластичны (в частности, соли), то столб обрушения не образуется. В верхних интервалах геологического разреза образуется так называемая зона откола. При камуфлетных взрывах отколовшиеся слои грунта падают на прежнее место. Зона откола имеет форму шарового сегмента.
Характерной особенностью воздействия ПЯВ на горные породы является образование концентрических зон уплотнения и разуплотнения, связанных с образованием камуфлетной полости, столба обрушения, откольной зоны и т. п. Исследования, проведенные на ряде объектов ПЯВ в различных геологических условиях, показали, что в гравитационном пеле появляются достаточно устойчивые, сохраняющиеся в течение нескольких лет аномалии силы тяжести. Гравитационные аномалии от воздействия ПЯВ имеют кольцевую (эллипсовидную) структуру. Они малоконтрастны, их амплитуда зависит от геологических условий, глубины заложения заряда и его мощности.
ПЯВ, проведенные на исследуемых объектах много лет назад, были малы по мощности, с глубоким заложением заряда, размещавшегося в пласте соли. Обнаружить гравитационные аномалии, вызванные воздействием таких ПЯВ, используя стандартную методику гравиметрических измерений, практически невозможно.
Измерения проводились автоматизированным гравиметром Св-ЗМ "Аию^ау", производства канадской фирмы БСШТИЕХ, по прямоугольной сети гравиметрических пунктов. Погрешность гравитационных измерений составила ±0,005 мГал. Погрешность определения высот пунктов наблюдения составила ±0.5 см, а погрешность плановой привязки находилась в пределах ±0.5 м. Высоты пунктов наблюдений определялись по верхним концам колышков, вбиваемых на каждом пункте наблюдений, на краю площадки, ¡подготовленной для установки гравиметра.
Концы ножек штатной подставки гравиметра имеют коническую форму и при установке на площадке вдавливаются в грунт на разную глубину, в зависимости от сзойств и состояния грунта,
поэтому после каждого измерения на пикете кроме замеров высоты установки гравиметра над колышком, по верхушке которого производилась нивелировка, измерялась высота установки гравиметра над поверхностью площадки, на которой он устанавливался. Измерение высоты установки гравиметра над поверхностью грунта позволило точнее вычислять редукцию Буге, гак как отсчет уровня промежуточного слоя делался не от нижней поверхности корпуса гравиметра, а от реальной поверхности земли.
В начале и в конце каждого рабочего дня на контрольном пикете проводились измерения, на основании которых вводились поправки за смещение нуль-пункта гравиметра в течение дня; кроме того, вводились поправки за атмосферное давление.
Влияние атмосферного давления определялось по формуле
Ср=+3,6* (Р. -Ро), (1)
где Л - текущее атмосферное давление; Ро - атмосферное давление в начале измерений.
Для выполнения измерений вертикального градиента гравитационного поля была изготовлена подставка, устанавливаемая на штатную подставку гравиметра. Назовем ее для краткости промежуточной. Высота про.межуючной подставки составила 1,022 м, а масса - 9,2 кг. Промежуточная подставка оснащена тремя нивелировочными винтами, на которые устанавливается гравиметр, и телескопическими опорами, обеспечивающими достаточ»ю устойчивую установку подставки, как на плоскости, так и на склоне.
После проведения гравитационных измерений на промежуточной подставке измерения высот установки гравиметра делались по нижнему основанию промежугочной подставки. Один из нивелировочных винтов промежуточной подегавки во время всех измерений был закреплен для обеспечения постоянства высоты подставки. Измеренное значение вертикальною градис!гга поля силы тяжести позволяет вычислить значения плотносги горных пород промежуточного слоя под точкой наблюдения.
Аномалии Буге вычисляются по формуле
А8б = & + • Ь - 0,0419 • 5ср • Ь, (2)
'Де gn - измеренное значение ускорения силы тяжести; = 0,3086 - величина нормального-вертикального градиента силы тяжести; /; - высота точки наблюдения, отсчитываемая от некоторого-условного уровня; <5ср - средняя плотность промежуточного слоя.
Величина вертикального градиента \УГХ не постоянна, она зависит от разных параметров, в частности, от плотности нижслежацих пород. Если использовать в формуле (2) вместо нормальное вертикального градиента поля силы тяжести \Уи> среднеарифметическое значение ¡Уа ср, то результат будет ближе к истине. Подставляя в формулу (2) \Уан и ср, мы получим разные значения Д#Б- Па самом деле значение Д#б в каждой точке должно быть конкретным, а не плавающим. Как было-замечено ранее, Д#Б ср можно зафиксировать как наиболее вероятное значение. В таком случае неизвестным параметром остается только плотность промежуточного слоя <5ср, значение которой можно вычислить по формуле
0,0419 х Л "
Измерении на первом объекте
По прибытии на объект были разбиты сети пикетов на площади (500x500) м? и, в центре ее, на площади (200x200) м . Эту работу не удалось провести в полном объеме ввиду того, что на участке, на котором предполагаюсь разбить сеть, в юго-восточной его части находился пруд с болотистыми берегами.
После разбивки сети была проведена гравиметрическая съемка по прямоугольной сети пикетов на площади (500x500) м2. Длина профилей на сети пикетов равнялась 500 метрам, располагались они параллельно через 50 метров, расстояния между пикетами вдоль профилей составляли 50 метров. В центре сети располагалось устье скважины. На рис. 2,а показано трехмерное изображение рельефа дневной поверхности.
Рис. 2. Результаты гравиметрических измерений на объекте № 1:
а - рельеф; б - измеренное гравитационное ноле; в - аномалии силы тяжести; г - плотности промежуточного слоя
На прямоугольной сети пикетов на площади (200x200) м2 кроме гравиметрической съемки, проведенной по обычной технологии, по тем же самым пикетам была проведена градиентная гравиметрическая съемка. Длина профилей на сети была равна 200 меткам, располагались они параллельно через 25 метров; расстояния между пикетами вдоль профилей составляли 25 метров. В центре сети располагалось устье скважины. Для повышения надежности результатов, измерения на совпадающих пикетах разных сетей при повторном прохождении их у. е. пропускались, таким образом, на этих пикетах было проведено по 2 - 3 измерения. На рис. 2,6 показано трехмерное изображение значений измеренного гравитационного поля, на рис. 2,в - трехмерное изображение аномалий силы тяжести.
Значения вертикального градиента получены путем вычитания из значений гравитационного поля, измеренных на уровне поверхности земли, значений, измеренных на уровне промежуточной подставки. При расчете вертикального градиента гравитационного поля использовались значения измерений с введенными поправками за смещение нуль-пункта гравиметра, за атмосферное давление и за высоту установки фавиметра над поверхностью земли. Значения вертикального градиента были использованы при расчете плотности промежуточного слоя по формуле (3). На рис. 2,г показаны план и трехмерное изображение плотности промежуточного слоя.
Вычисленные аномалии силы тяжести не дают возможности определить место проведенного на большой глубине маломощного ПЯВ, так как после взрыва в пластичных породах не образовался столб обрушения и, следовательно, не было несимметричного относительно центра проведенного взрыва переноса масс горных пород.
При анализе плотностей промежуточного слоя достаточно уверенно выделяется зона деформаций горных пород, представленная участками повышенной и пониженной относительно
среднего значения плотности, располагающихся по окружности с центром в районе устья скважины (план на рис. 2,г).
Измерения на втором объекте
Па втором объекте была разбита сеть пикетов на площади 150x150 м2. Размер сети был обусловлен необходимостью проведения разметки пикетов сети, их нивелировки и гравиметрической съемки в течение одного дня.
Причиной выбора участка для уточняющих измерений на втором объекте было предположение, сделанное по материалам проведенных в 1999 г. гравиметрических измерений, что вблизи устья скважины может быть малоконтрастная аномалия, расположенная в области мало изменяющегося гравитационного поля. Сама эта область может быть следствием воздействия ПЯВ -предположительно зона сильной раздробленности.
После разбивки сети была проведена гравиметрическая съемка по прямоугольной сети пикетов на площади 150x150 м . Длина профилей на сети составляла 1Ь0 м, располагались они параллельно через 25 метров, расстояния между пикетами вдоль профилей составляли 25 метров. Устье скважины располагалось в северо-западной части сети. Нивелировка пикетов проводилась одновременно с гравиметрической съемкой.
На рис. 3,а показаны план и трехмерное изображение рельефа дневной поверхности. Были проведены более детальные и более качественные, чем в 1999 году, гравиметрические измерения (см. рис. 3,6). Аномалии силы тяжести, вычисленные по стандартной технологии, не выявили достаточно контрастно наличия в выбранном месте какого-либо объекта, который можно однозначно отнести к проявлениям ПЯВ. На рис. 3,в показано трехмерное изображение аномалий силы тяжести.
Рис. 3. Результаты гравиметрических измерений на объекте № 2:
а - рельеф; б - измеренное гравитационное ноле; в - аномалии силы тяжести; г - плотности промежуточного слоя
Градиентная гравиметрическая съемка на втором объекте ввиду недостатка времени была проведена только на первых пяти из семи профилей. Обследованная площадь составила (150x100) м\ Устье скважины располагалось на последнем, пятом профиле. На рис. 3,г показано трехмерное изображение плотностей промежуточного слоя.
На пикете с координатами по оси X 75 м и по оси У 50 м обнаруживается область с большей, чем нормальная для солей, плотностью, непосредственно соседствующая с аномально разреженными зонами. Такие резкие чередования плотности свидетельствуют о прохождении через породу мощной ударной волны.
Выводы
Подтверждена малая эффективность стандартной гравиметрической съемки при обнаружении аномалий гравитационного поля, вызванных ПЯВ малой мощности, проведенных на большой глубине в пластичной среде даже при условии применения высокоточной аппаратуры и тщательно выполненных измерений.
Опробованная методика измерения вертикального градиента силы тяжести дала обнадеживающие результаты, она вполне технологична.
Градиентная гравиметрическая съемка позволяет обнаружить аномалии плотности промеж>точного слоя, что очень важно при исследовании проявлений воздействия ПЯВ.
Градиентная гравиметрия с успехом может быть использована также при поиске полезных ископаемых, в инженерной геологии, археологии - везде, где требуется детальное исследование структу ры пород до глубин, исчисляемых несколькими сотнями метров.
Необходимо продолжать теоретические исследования и эксперименты для изучения применимости и эффективности градиентной гравиметрии для обнаружения места проведения ПЯВ.
УДК 550.838
Ю.Б. Давыдов
ПАЛЕТКА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ НЕЙТРОННОГО АКТИВАЦИОННОГО КАРОТАЖА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ
При активации медных руд потоком высокоэнергстических нейтронов дейтерий-тритневого генератора с энергией 14,1 МэВ возникает ряд высокопороговых реакций, реализация которых на основе использования ампульных источников ранее была невозможна. Возбуждение высокопороговых реакций (п, 2п), (п, р) и (п, а) позволяет дополнить список элементов, определяемых активационным анализом, и создает новые перспективы для элементного анализа медных руд. В частности, внедрение генераторов позволило решить задачу раздельного определения меди и цинка в медно-цинковых колчеданных рудах по изотопам Си6: (порог реакции Е„= 10.96 МэВ) и 7мь' (порог реакции Еп= 12.09 МэВ). Появилась также возможность литологического расчленения медных руд и определения границ оруденения по содержанию кислорода. Для этого можно использовать реакцию 01о(п,р)М !6 (порог реакции Е„= 10 МэВ).
В качестве изотопа-индикатора для определения содержания меди, по данным актнвационного анализа, на быстрых нейтронах (14,1 МэВ) используется изотоп Си6 (Е,=0,511 МэВ; Т|я=9,76 мин), образующийся по реакции Си63(п,2п)Сий. Изотопом-индикатором для определения содержания цинка служит изотоп Zn'J, (Т]/2=38.4 мин; £>=0,511 МэВ), образующийся по реакции 2п64(п,2п^п6?. По энергии гамма-излучения он не отличается от изотопа-индикатора меди Си62. Поэтому для раздельного определения содержания меди и цинка используют разницу в периодах полураспада изотопов Zn6 и Си62. Выполняя измерения при двух временах задержки и составляя систему двух уравнений с двумя неизвестными, находят насыщенные активности медной и цинковой составляющей суммарного фотопика 0,511 МэВ.
Вопрос о литологическом расчленении медноколчеданных руд и определении границ оруденения наиболее эффективно решается на основе непрерывных измерений наведенного гамма-
