Геофизические исследования

 

При решении инженерно-геологических задач довольно часто применяются геофизические методы исследований. Они призваны не заменять инженерно-геологические методы исследований, а в комплексе с ними содействовать более быстрому, глубокому и эффективному проведению инженерно-геологической съемки и разведки. Они позволяют определять мощность рыхлых пород, расчленять толщу на отдельные слои, выявлять тектонические нарушения, определять глубину залегания грунтовых вод и направление их движения и т. д.

 

Геофизические методы изучают реакцию тех или иных физических полей на особенности залегания горных пород, обладающих различными свойствами.

Геофизические исследования проводят с поверхности земли и в буровых скважинах.​

Для получения информации используется собственное акустическое поле Земли, а именно – поле акустического резонанса, возникающее в толщах горных пород под влиянием различных внешних факторов, формирующих упругие поперечные колебания.

Упругие поперечные волны возникают только в телах, в которых возможны упругие деформации сдвига.

 

Существование поперечных поверхностных волн является следствием взаимодействия продольных и (или) упругих поперечных волн при отражении этих волн от плоской границы между различными средами.

 

Границей между средами могут быть поверхности ослабленного механического контакта между средами, обусловленные:

  • резкой сменой литологических типов пород изучаемого разреза;

  • прослоями различного генезиса (углистыми, глинистыми, слюдистыми и т. п.);

  • перерывами в накоплении осадков;

  • интрузивными и экструзивными контактами;

  • тектоническими нарушениями;

  • границами раздела "осадочный чехол – кристаллический фундамент";

  • рыхлые отложения – осадочный чехол.

Цвето-теневой геомеханический разрез по линии профиля представлен иллюстрацией.

Геофизические исследования с поверхности земли

Наибольшее применение в практике изысканий нашли электрические методы, реже используют сейсмические, радиоактивные, магнитометрические и пр.

 

Электроразведка применяется в двух модификациях электрозондирование и электропрофилирование. Основными показателями свойств пород являются их удельное электросопротивление, выражаемое в Омах, что позволяет выделить слои пород различного состава, а также определять глубину залегания коренных пород.

 

Метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) широко используется для определения глубины залегания и мощности водоносных горизонтов, включая и глубокозалегающие артезианские воды. Он также позволяет установить смену пород и изменение их состояния в вертикальном направлении и построить геологический разрез.

 

Электропрофилирование (ЭП) дает возможность изучить геологическое строение участка в горизонтальном направлении вдоль линии профиля.

 

Методом ЭП определяют границы слоев горных пород и водоносных горизонтов, обнаруживают карстовые полости, обводненные трещиноватые зоны, линзы пресных вод среди соленых и др.​

Метод резонансно-акустического профилирования (РАП) относится к категории геофизических методов, изучающих и использующих для получения информации естественные физические поля.

Геофизические исследования в буровых скважинах

 

Геофизические исследования в буровых скважинах, проводимые для изучения геологического разреза горных пород, их водоносности и температуры воды называют каротажем.

 

Различают электрический, радиоактивный, резистивиметрический и другие виды каротажа.

 

Электрический каротаж основан на измерении вдоль ствола скважины кажущегося электрического сопротивления пород (метод КС) и потенциала естественного поля (метод ПС). Этим методом расчленяют толщу пород по литологическим признакам, выделяют пласты, насыщенные водой, и т.д.

 

Радиоактивным каротажем вдоль всего разреза скважины измеряют интенсивность естественного гамма-излучения горных пород (гамма-каротаж ГК) и вторичного гамма-излучения, возникающего в породах при их облучении нейтронами из источника, перемещаемого вдоль ствола скважины (нейтронный гамма-каротаж НГК).

 

С помощью радиоактивного каротажа можно определить состав и состояние пород, а также некоторые их свойства: объемный вес, влажность и объемный вес скелета.

По данным замеров строят каротажные диаграммы. Геологический и гидрогеологический разрез скважины устанавливают при сопоставлении кривых КС, ПС и ГК.

С помощью других геофизических методов в скважинах определяют производительность водоносных горизонтов, минерализацию подземных вод, направление и скорость их движения, качество изоляции водоносных горизонтов и др. (метод заряженного тела, расходометрия, метод повторных боковых каротажных зондирований и т. д.).

Схема проведения геофизических исследований в скважине:

1 – скважинный прибор;

2 – кабель;

3 – блок-баланс;

4 – каротажная лаборатория;

5 – кривая диэлектрического каротажа;

6 – кривая акустического каротажа.

ИНЖЕНЕРНАЯ  ГЕОЛОГИЯ

для  любознательных. Часть V

Логотип ООО "Стройгеология"
+7 (495) 660-36-16