CC BY
199
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ЛИНЕЙНЫХ ИЗЫСКАНИЙ
Анна Игоревна Артемова
ЗАО «Аэрогеофизическая разведка», 630007, г. Новосибирск, Октябрьская маг., 4, оф. 1207, инженер-геофизик, тел. (383) 344-92-45, e-mail: artemovaanna@ngs.ru
В статье рассмотрено использование комплекса геофизических методов разведки, состоящего из электротомографии, георадиолакационного профилирования и
сейсмотомографии. Показаны примеры эффективного применения геофизического комплексирования.
Ключевые слова: электротомография, георадиолокационное профилирование,
сейсмотомография.
THE USE OF THE COMPLEX GEOPHISICAL METHODS FOR LINEAR SURVEYS
Anna I. Artemova
Closed corporation company «Aerogeophysical surveys», 4 Oktyabrskaya mag., off. 1207, Novosibirsk, 630007, engineer- geophysicist, tel. (383) 344-92-45, e-mail: artemovaanna@ngs.ru
The article describes the use of the complex geophysical methods of exploration, consisting of elektrotomografiya, ground-penetrating radar profiling and seismic tomography. The examples are shown the effective application of geophysical complexing.
Key words: elektrotomografiya, ground-penetrating radar profiling, seismic tomography.
Комплексирование геофизических методов является зачастую необходимым для инженерно-геологических изысканий. Комплексная интерпретация различных материалов геофизических методов обеспечивает более надежную разведку сред, в которых необходимо выявить и оценить локальные, слабо-контрастные по геофизическим параметрам, изменения.
Продуманное и рациональное комплексирование геофизических методов, основанных на различных физических параметрах (скорости продольных и поперечных волн, удельные сопротивления, диэлектрическая проницаемость и др.) позволяет более обоснованно расчленить разрез по типам совокупных геофизических характеристик, близких к определению «инженерногеологический элемент».
В данной статье рассматривается результат исследований участков на территории Горного Алтая комплексом геофизических методов, включающих: электротомографию, георадиолокационное профилирование (ГРП) и сейсмотомографию.
Метод электротомографии является необходимым для более надежной интерпретации экспериментальных данных при изучении геоэлектрических разрезов, значительно отличающихся от горизонтально-слоистых, в зонах
тектонических нарушений, оползней при крутом падании слоев, характерных для Горного Алтая.
Работы данным методом проводились с 10-канальной многоэлектродной электроразведочной станцией Syscal-Pro Switch 72. Для повышения качества первичного материала применялось комбинирование прямой и встречной трехэлектродной установки Шлюмберже.
Используемый интервал разносов обеспечивает изучение геоэлектрического разреза на глубину около 50 метров. При этом приповерхностные отложения до глубин 1.5-2.5 метра проявляются как один слой осредненного сопротивления из-за минимального интервала разноса 5 метров.
Для исследования особенностей приповерхностных отложений в комплекс геофизических методов был включен георадиолокационный метод.
Георадилокационные измерения проводились с помощью аппаратуры георадар «Око-2» в комплекте с антенным блоком АБ-250 производства ООО «Логис», Москва.
Данные георадарного профилирования позволяют анализировать с относительно высокой точностью особенности строения верхней части разреза. В основе такого анализа лежит типизация радарограмм по характеру и структуре волнового поля отраженных высокочастотных сигналов, а также прослеживание устойчивых и контрастных отражающих границ. Возможность использования георадарных исследований для выделения тектонических нарушений представляется сомнительной из-за небольшой глубины зондирований.
В условиях области изучаемых объектов (Горный Алтай), являющейся тектонически активной и сейсмоопасной, актуально также применение сейсмотомографии, широко используемой при решении задач инженерной геофизики, что обеспечивает надежное обнаружение границ раздела, различающихся по упругим параметрам.
Сейсмотомографические измерения проводились с использованием многоканальной телеметрической сейсмостанции РОСА (ФГУП «СНИИГГиМС»). Качество первичного отредактированного и суммированного материала оценивалось по характеру прослеживания продольной рефрагированной волны, выделяющейся в первых вступлениях. Отношения сигнал/помеха для продольных волн, как правило, составляли не менее 10. На некоторых сейсмограммах были видны и поперечные волны, но они не использовались в последующей обработке. Расчет моделей осуществлялся с использованием программы «Seisimager» (OYO Geometrics), являющейся специализированным пакетом для обработки преломленных волн и сейсмотомографии.
Ниже приведены примеры использования геофизических методов в комплексе. Так по данным георадиолакационного профилирования можно предположить наличие участка проявления островной мерзлоты (рис. 1). По данным электротомографии на этом же участке в верхней части разреза на глубинах от 3 до 10 м установлена линейная зона повышения удельных
сопротивлений на фоне резкого погружения кровли коренных пород (рис. 2). Выше нее под высокоомной зоной находится участок резкого (до 40-50 Омм) снижения значений удельного сопротивления. Кроме мерзлоты возможно наличие высокоомной зоны в верхней части разреза, которая связана с кровлей пород, залегающих на интенсивно выветренных обводненных коренных породах.
установленные границы изменения геофизических
20 40 60 80 100 120 140 160
Рис. 1 Рис. 2
В следующем примере показан участок проявления возможных оползневых процессов. Данные ГРП подтверждают наличие в верхней части разреза суглинистых грунтов мощностью до 2-3м (рис. 3). Результаты
электротомографии показывают, что в пределах этого участка находятся 3 разлома, по которым происходит разгрузка грунтовых вод и увлажнение верхней части разреза (рис. 4).
Рис. 3
Рис. 4
Результаты сейсмотомографических исследований представленны в виде скоростных разрезов продольных волн. В пределах изученных участков
скоростной разрез можно считать типичным для равнинной и горной местности (рис. 5). Диапазон изменения значений скорости продольных волн составляет от 700 м/с до 2400 м/с. Наиболее низкие скорости (~ 700м/с) связаны с разуплотненными грунтами верхней части разреза (обломочная зона коры выветривания). Скорости продольных волн 1000-1300 м/с приурочены в скальных грунтах к средней и нижней частям обломочной зоны коры выветривания коренных пород (разборная скала, интенсивно трещиноватые скальные грунты). При скоростях более 1300-1600 м/с можно говорить о трещиноватых, но достаточно монолитных породах (трещинная зона коры выветривания скальных грунтов). При уменьшении степени трещиноватости и раздробленности пород скорости продольных волн возрастают до 2400 м/с. На скоростных разрезах уверенно прослеживаются зоны тектонических нарушений с плавным, а иногда и резким погружением низкоскоростных границ в глубь породного массива. По углу погружения этих границ можно определить направление падения зоны разлома.
Данные георадара на этом же участке позволяют анализировать с высокой точностью особенности строения верхней части разреза. На рис. 6 можно видеть выходы трещиноватых коренных пород на дневную поверхность. На этой радарограмме практически отсутствует верхний слой рыхлых отложений, а в коренных породах трещиноватость выражена слабо.
го 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Рис. 5 Рис. 6
Полевые и камеральные работы на объекте выполнены в соответствии с техническим заданием и нормативными документами, регламентирующими правила производства отдельных видов геофизических исследований [1-4].
Совместное использование георадиолокации, электроразведки на постоянном токе и малоглубинной сейсморазведки является стандартным
приемом при изучении разрезов со сложным литологическим составом грунтов в верхней части.
При использовании сейсмотомографии и электротомографии с достаточной для практических целей точностью можно определять положение границ в разрезе. Георадиолокационные исследования позволяют детально изучить верхнюю часть разреза и более обоснованно расчленить разрез по типам совокупных геофизических характеристик, близких к определению
«инженерно-геологический элемент».
Представленный комплекс методов показал высокую эффективность благодаря хорошему сочетанию методов инженерной геофизики, отличающихся физической основой, последовательностью применения и детальностью исследования. В то же время электромагнитная разведка во временной области в варианте электромагнитного сканирования не менее достоверный и более производительный метод, а в ряде случаев более эффективный способ решения инженерно-геологических задач, особенно в сложных геоэлектрических условиях.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. СП 11-105-97 «Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть VI. Правила производства геофизических исследований» / Госстрой России. - М.: ПНИИИС Госстроя России, 2004. - 49 с.
2. РСН 64-87. Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Электроразведка.
3. Инструкция по электроразведке. - Л.: Недра, 1986.
4. Инструкция по сейсморазведке. - М.: Недра, 1986.
© А.И. Артемова, 2012
