Реферат: Сode of practice. Еngineering geological site investigations for construction

Свод правил по инженерным изысканиям для строительства
СП 11-105-97
"Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть VI. Правила производства геофизических исследований"
(одобрен письмом Управления стандартизации, технического нормирования и сертификации Госстроя РФ от 17 февраля 2004 г. N 9-20/112)


Сode of practice. Еngineering geological site investigations for construction

Дата введения 1 июля 2004 г.

Введен впервые


См. также СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ", одобренный письмом Госстроя РФ 14 октября 1997 г. N 9-4/116


См. также СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов", одобренный письмом Госстроя РФ от 25 сентября 2000 г. N 5-11/88


См. также СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть III. Правила производства работ в районах распространения специфических грунтов", одобренный письмом Госстроя РФ от 25 сентября 2000 г. N 5-11/87


См. также СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть IV. Правила производства работ в районах распространения многолетнемерзлых грунтов", одобренный письмом Госстроя РФ от 3 ноября 1999 г. N 5-11/140


См. также СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть V. Правила производства работ в районах с особыми природно-техногенными условиями", введенный в действие 1 октября 2003 г.

Введение

Свод правил по инженерно-геологическим изысканиям для строительства (Часть VI "Правила производства геофизических исследований") разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 11-02-96 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения". Свод правил дополняет серию документов СП 11-105 - "Инженерно-геологические изыскания для строительства" (Части I - V).

Согласно СНиП 10-01-94 "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения" настоящий документ является федеральным нормативным документом Системы и устанавливает общие технические требования и правила, состав и объем геофизических исследований, выполняемых в составе инженерно-геологических изысканий на соответствующих этапах (стадиях) освоения и использования территорий: разработка предпроектной и проектной документации, строительство (реконструкция), эксплуатация и ликвидация (консервация) предприятий, зданий и сооружений.

Настоящий Свод правил является первым специализированным документом федерального уровня, регламентирующим правила производства геофизических исследований, выполняемых в составе инженерно-геологических изысканий. В связи с этим в документе сформулированы инженерно-геологические задачи, решаемые геофизическими методами (раздел 6) и приведены сведения справочного характера о физических основах методов (раздел 5), необходимые главным образом инженерам-геологам и проектировщикам, участвующим в составлении заданий для геофизических исследований.

^ 1. Область применения

Настоящий Свод правил устанавливает основные технические требования и правила производства геофизических исследований при инженерно-геологических изысканиях для строительства, обеспечивающие выполнение обязательных требований, предусмотренных СНиП 11-02-96 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения" и СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Общие правила производства работ". Часть I.

Настоящий документ устанавливает состав и методы производства геофизических исследований, апробированные при инженерно-геологических изысканиях в различных инженерно-геологических условиях, в том числе на территориях распространения специфических грунтов и развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов, и предназначен для применения юридическими и физическими лицами, осуществляющими деятельность в области инженерных изысканий для строительства на территории Российской Федерации.

^ 2. Нормативные ссылки

В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:

СНиП 2.01.15-90 "Инженерная защита территорий зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования".

СНиП 10-01-94 "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения".

СНиП 11-02-96 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения".

СНиП 22.01-95 "Геофизика опасных природных воздействий".

СНиП II-7-81* "Строительство в сейсмических районах".

ГОСТ 8.002-86* "ГСИ. Государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений. Основные положения".

ГОСТ 8.326-89 "ГСИ. Метрологическое обеспечение разработки, изготовления и эксплуатации нестандартизированных средств измерения. Общие положения".

ГОСТ 9.602-89* "Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии".

ГОСТ 12.0.001-82* "ССБТ. Система стандартов по безопасности труда. Основные положения".

ГОСТ 17624-87 "Бетоны. Ультразвуковые методы определения прочности".

ГОСТ 20522-96 "Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний".

ГОСТ 21.302-96 "Система проектной документации для строительства. Условные графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям".

ГОСТ 23061-90 "Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности".

ГОСТ 25260-82* "Породы горные. Метод полевого испытания пенетрационным каротажем".

ГОСТ 25358-82 "Метод полевого определения температуры".

СП 11-102-97 "Инженерно-экологические изыскания для строительства".

СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ".

СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов".

СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть III. Правила производства работ в районах распространения специфических грунтов".

СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть IV. Правила производства работ в районах распространения многолетнемерзлых грунтов".

СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть V. Правила производства работ в районах с особыми природно-техногенными условиями".

СП 11-108-98 "Изыскания источников водоснабжения на базе подземных вод".

СП 11-109-98 "Изыскания грунтовых строительных материалов".

РСН 60-86 "Инженерные изыскания для строительства. Сейсмическое микрорайонирование. Нормы производства работ".

РСН 64-87 "Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Электроразведка".

РСН 65-87 "Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Сейсмическое микрорайонирование".

РСН 66-87 "Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Сейсморазведка".

РСН 75-90 "Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Каротажные методы".

РД 153-39.4Р-128-2002 (ВСН) "Инженерные изыскания для строительства магистральных нефтепроводов".

"Инструкция по гравиметрической разведке". - М.: Недра, 1975.

"Инструкция по магниторазведке". - М.: Недра, 1984.

^ 3. Термины и определения

3.1. Термины с соответствующими определениями, использованные в настоящем Своде правил, приведены в приложении А*.

^ 4. Общие положения

4.1. Геофизические исследования при инженерно-геологических изысканиях являются самостоятельным видом работ согласно п. 5.1 СП 11-105-97 (часть I). В соответствии с п. 5.7 СП 11-105-97 (часть I) они выполняются на всех стадиях (этапах) проектирования в сочетании с другими видами инженерно-геологических работ с целью:

определения геологического строения массива горных пород;

выявления тектонических нарушений, в том числе активных, зон повышенной трешиноватости# и обводненности;

определения глубины залегания уровня подземных вод, водоупоров, направления движения потоков подземных вод, а также гидрогеологических параметров грунтов и водоносных горизонтов;

определения состава, состояния и свойств грунтов в массиве и их изменений во времени;

выявления и изучения геологических процессов и их изменений во времени;

проведения мониторинга опасных геологических и инженерно-геологических процессов;

сейсмического микрорайонирования территории.

4.2. При изысканиях для разработки предпроектной документации на больших площадях (трассах значительной протяженности), в районах с развитием опасных инженерно-геологических процессов и в особых условиях (шельф, подрабатываемые и урбанизированные территории), а также при мониторинге возможных изменений геологической, геокриологической и экологической обстановки геофизические исследования рекомендуется выполнять в составе первоочередных работ.

4.3. Геофизические исследования обладают рядом особенностей, выделяющих их среди других видов инженерно-геологических исследований:

получаемая с их помощью информация носит интегральный характер, т.е. относится к определенному объему (а не к "точке") пород;

геофизические методы позволяют прослеживать геологические границы непрерывно;

в ряде случаев информация о характеристиках массива может быть получена преимущественно с помощью геофизических методов (например, оценка неоднородности массива, определение динамических модулей упругости);

геофизические исследования в большинстве случаев проводятся без нарушения сплошности изучаемой геологической среды и могут выполняться многократно (с любой заданной периодичностью) без изменения условий наблюдения, что позволяет эффективно использовать их для проверки получаемой информации и проведения мониторинга изменений геологической среды;

геофизические наблюдения позволяют оценивать состояние пород и локализовать участки прогнозируемого его изменения (например, напряжение, сплошность, влажность и пр.);

геофизические исследования позволяют производить дистанционные наблюдения, в том числе в процессе мониторинга;

геофизические исследования по стоимости и срокам выполнения во многих случаях предпочтительнее горнопроходческих, полевых опытных и других видов изысканий, особенно на стадии обоснования инвестиций.

4.4. Необходимым условием применения любого геофизического метода является наличие дифференциации исследуемых сред по физическим свойствам, достаточной для ее установления с помощью имеющихся технических средств.

4.5. Геофизические методы должны быть обеспечены:

соответствующей аппаратурой, точность которой должна обеспечивать решение поставленной задачи, с полным комплектом необходимого оборудования;

корректными системами наблюдений в различных условиях проведения исследований;

надежными способами интерпретации результатов измерений.

4.6. Геофизические методы по изучаемым физическим полям и их природе, а также свойствам грунтов подразделяются на:

электромагнитные;

сейсмоакустические;

магнитометрические;

гравиметрические;

ядерно-физические;

газово-эманационные;

термометрические.

4.7. Геофизические методы по технологиям (виду) наблюдений подразделяются на:

аэрокосмические или дистанционные;

наземные;

экваториальные;

скважинные;

подземные;

лабораторные;

смешанных технологий.

4.8. Сокращенные названия геофизических методов, используемые в настоящем документе, приведены в приложении Б. Методы геофизических исследований и краткая характеристика геофизических методов приведены в приложениях В и Г.

4.9. В тех случаях, когда поставленная инженерно-геологическая задача (п. 4.1) не может быть однозначно решена одним из геофизических методов или ее решение требует дополнительной проверки, следует использовать комплекс геофизических методов, включающий 1 - 2 основных метода и вспомогательные методы, выбираемые по результатам работ, использующих основные методы (приложение Д).

Основными являются методы, которые могут решать задачу самостоятельно и основаны на существенном различии контактирующих пород по свойствам, определяющим структуру и интенсивность исследуемого поля.

Вспомогательные методы, как правило, не решают задачи самостоятельно, а применяются для уточнения решений, найденных с помощью основных методов. Их применяют для уточнения природы геофизических аномалий, детализации геометрии геологических объектов, получения дополнительных характеристик изучаемой среды.

4.10. Основными показателями, которые влияют на выбор рационального комплекса методов, являются:

информативность метода по отношению к решаемой задаче в конкретных инженерно-геологических условиях;

стоимость работ, выполняемых данным методом, и его производительность, определяющая сроки работ;

количество обслуживающего персонала;

трудоемкость и сложность обработки результатов наблюдений.

4.11. Программа геофизических исследований, являющаяся составной частью программы инженерно-геологических изысканий, разрабатывается на основании технического задания заказчика с учетом собранных материалов по геофизической изученности территории, а также материалов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий прошлых лет, выполненных на исследуемой территории, или в аналогичных условиях на прилегающих участках (территориях).

При разработке программы геофизических исследований формируется априорная физико-геологическая модель исследуемой территории, в соответствии с которой и с учетом категории сложности инженерно-геологических условий (приложение Б СП 11-105-97 (часть I)), а также в соответствии с приложениями Б и Д намечаются состав, объем, методика и технология геофизических исследований.

В случае, когда геофизические исследования проводятся как отдельный самостоятельный вид работ, программа составляется только на геофизические работы и исследования.

4.12. Программа геофизических исследований должна быть увязана по задачам, срокам и объемам с программами других видов изысканий во избежание дублирования или для экономии времени и средств на производство изыскательских работ.

4.13. При производстве геофизических исследований необходимо соблюдать технические требования, изложенные в нормативных документах: РСН 64-87 для электроразведки, РСН 66-87 для сейсморазведки, РСН 75-90 для каротажных работ, "Инструкции по гравиметрической разведке", "Технической инструкции по магнитной разведке".

4.14. Средства измерений, используемые для выполнения геофизических исследований, на основании закона Российской Федерации "Об обеспечении единства измерений" должны быть аттестованы и поверены в соответствии с требованиями нормативных документов Госстандарта России (ГОСТ 8.002*, ГОСТ 8.326 и др.).

Организации, выполняющие геофизические исследования, должны вести учет средств измерений, подлежащих поверке в установленном порядке.

4.15. При выполнении геофизических работ должны соблюдаться требования нормативных документов по охране труда, об условиях соблюдения пожарной безопасности и охране окружающей природной среды (ГОСТ 12.0.001* и др.).

^ 5. Методы геофизических исследований


5.1. Электромагнитные методы

5.1.1. Электромагнитные методы, основанные на изучении естественных и искусственно создаваемых электромагнитных полей различного происхождения, включают методы естественного электромагнитного поля, методы постоянного (или низкочастотного) тока и методы переменных электромагнитных полей.

^ Методы естественного электромагнитного поля

5.1.2. Методы естественного электрического поля (методы ЕП) электрохимического и электрокинетического происхождения основаны на связи электропотенциалов этих полей с направлением и интенсивностью соответствующих процессов. На изучении полей электрохимического происхождения основаны способы обнаружения и локализации в пространстве мест коррозии металлических конструкций или их элементов, а также мест окислительно-восстановительных реакций, протекающих в породах. На изучении полей электрокинетического происхождения, обусловленных диффузионно-адсорбционными и фильтрационными процессами в породах, основаны способы обнаружения мест питания, фильтрации и разгрузки естественных и техногенных вод.

В методе ЕП применяются два способа наблюдений: способ потенциала, когда на каждой точке измеряют потенциал по отношению к какой-либо общей точке профиля или площадки, и способ градиента потенциала, при котором измеряется разность потенциала между соседними точками. Интерпретация, как правило, выполняется на качественном уровне.

Каротаж потенциалов собственной поляризации (ПС), изучающий поля той же природы, позволяет выделять сухие и водоносные пласты, зоны минерализации и т.п.

5.1.3. Метод естественного импульсного электромагнитного поля (ЕИЭМПЗ) основан на возникновении локальных электромагнитных полей при механо-электрических преобразованиях горных пород под воздействием механических нагрузок. Частота электромагнитных импульсов является индикатором процессов деформации в скрытой стадии их развития, позволяя локализовать места подготавливаемых нарушений сплошности.

^ Методы постоянного (низкочастотного) тока

5.1.4. Методы сопротивления основаны на изучении поля, создаваемого в массиве искусственными источниками постоянного или низкочастотного переменного тока, пропускаемого между питающими электродами - заземлениями. Измеряется сила этого тока и напряжение между приемными электродами, по значениям которых с учетом геометрического коэффициента установки рассчитывается кажущееся сопротивление (ро_к), являющееся параметром электрического поля, косвенно характеризующим истинные электрические параметры геологической среды. При этом увеличение геометрических размеров установок ведет к увеличению глубинности исследований.

При измерениях напряжения электрического поля в различных азимутах возможно изучение пространственной структуры грунтового массива. Методами, использующими эту возможность, являются: метод двух составляющих (МДС), метод векторных измерений электрического поля (ВИЭП), круговые наблюдения.

Основными используемыми модификациями метода сопротивления являются электропрофилирование (ЭП) и вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), выполняемые различными установками. Глубинность метода сопротивления оценивается по приложению П.

5.1.5. Электропрофилирование (ЭП) выполняется путем производства измерений с помощью неизменяемой установки с выбранным шагом по профилю.

Электропрофилирование может выполняться в различных модификациях, имеющих свои преимущества и недостатки в зависимости от стоящих задач и условий их решения: симметричное четырехэлектродное (СЭП), двухстороннее трехэлектродное - комбинированное (КЭП), дипольное двухстороннее (ДЭП). Все эти модификации могут быть использованы в варианте двух составляющих (ЭП МДС). Одновременное использование нескольких разносов позволяет производить исследования на нескольких уровнях глубин. Чаще всего применяется двухразносное электропрофилирование.

Первичным результатом ЭП являются графики кажущегося электрического сопротивления (ро_к) вдоль профиля наблюдений.

Интерпретация результатов ЭП дает возможность определения положения в плане границ пород, имеющих разное удельное электрическое сопротивление (УЭС).

При использовании ЭП в модификации МДС возможна оценка азимута простирания изучаемых границ, а в благоприятных условиях и глубины их залегания по профилю. В методе ВИЭП предметом исследований в первую очередь является определение местоположения объекта, создающего аномалию.

5.1.6. Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) выполняется путем производства измерений кажущихся сопротивлений ро_к при из меняющихся линейных размерах измерительной установки. Результатом являются кривые ВЭЗ, представляющие собой графики зависимости ро_к от действующего расстояния измерительной установки (разноса - r). ВЭЗ, выполняемые в нескольких азимутах при неизменном положении центра, носят название круговых ВЭЗ (КВЭЗ). При использовании дипольных измерительных установок метод имеет название дипольного электрического зондирования (ДЭЗ).

Вертикальные электрические зондирования выполняются как в отдельных точках или по профилям, так и по площади на поверхности суши или на акваториях. Глубинность исследований и разрешающая способность метода зависят от соотношения сопротивлений пород на их границах и от размеров измерительной установки.

Интерпретация кривых ВЭЗ, выполняемая различными способами (палеточным, методом подбора, с помощью различных компьютерных программ, методом особых точек), позволяет определять УЭС пород и положение в пространстве границ пород.

По значениям УЭС, используя установленные связи и зависимости, возможна оценка параметров состава пород, их строения, состояния и свойств.

5.1.7. В модификации двух составляющих метода ВЭЗ (ВЭЗ МДС), используемого для получения информации о горизонтально неоднородных геоэлектрических массивах, кроме традиционных измерений ро_к производят измерения разности потенциалов в приемной линии, расположенной перпендикулярно основной измерительной установке.

Интерпретация кривых ВЭЗ МДС производится с помощью специальных номограмм и позволяет определять не только УЭС, мощность и глубину залегания геоэлектрических границ, но элементы их залегания.

5.1.8 Бесконтактное электрическое зондирование, выполняемое на низких частотах с применением специальных емкостных электродов, используется в условиях, где осуществление заземления затруднено (при работах зимой, на скальных породах, твердых покрытиях). В этой модификации ВЭЗ применяется установка точечного зондирования, в которой фиксируется положение одного питающего электрода (второй располагается в "бесконечности"), а приемный диполь перемещается. При профильных наблюдениях, когда соседние установки перекрывают разносами друг друга, точечные зондирования пересчитываются (трансформируются) в трехэлектродные и интерпретируются обычным способом.

5.1.9. Электрическая томография, являющаяся модификацией метода ВЭЗ с использованием многоканальных (многоэлектродных) установок, применяется при детальных исследованиях двумерно неоднородных разрезов. В этой модификации ВЭЗ вдоль профиля наблюдений устанавливается набор электродов, расположенных на равных расстояниях. При этом электроды многократно используются в качестве как приемных, так и питающих.

Обработка и интерпретация данных электрической томографии ведется с помощью специального программного обеспечения.

5.1.10. Каротаж сопротивлений (КС) выполняется путем производства измерений силы тока в питающей и напряжения в приемной линиях и вычисления кажущихся сопротивлений ро_к пород при перемещении измерительной установки (зонда) вдоль скважины.

Обязательным условием выполнения каротажа методом КС является отсутствие обсадных металлических труб. Контакт питающих и приемных электродов с грунтом (стенкой скважины) осуществляется либо через жидкость, заполняющую ствол скважины, либо (в сухих скважинах) путем специального прижима электродов к стенке. При работах в скважинах, заполненных водой, измерения могут выполняться непрерывно в процессе перемещения (поднятия или опускания) зонда, в сухих скважинах измерения выполняются в точечном режиме. Результатом каротажа являются каротажные диаграммы (графики зависимости ро_к от глубины). При интерпретации каротажных диаграмм определяется положение границ пород, пересекаемых скважиной, и их УЭС.

5.1.11. Боковое каротажное зондирование (БКЗ) выполняется путем определения ро_к в исследуемых точках скважины при использовании набора зондов различного размера. В результате количественно характеризуется геоэлектрическое строение околоскважинного пространства на различных расстояниях от ствола скважины. Это позволяет судить о глубине проникновения в породы бурового раствора и удельных сопротивлениях пород, вскрытых скважиной.

5.1.12. Токовый каротаж выполняется в сухих скважинах путем измерения силы тока в питающей цепи при перемещении зонда. При этом оценивается положение границ пород, обеспечивающих различные условия заземления питающего электрода и, соответственно, сила тока.

Модификацией токового каротажа является электродинамическое зондирование (ЭДЗ), которое совмещает токовый каротаж с динамическим зондированием. Оба метода исследования выполняются одновременно единым измерительным зондом - скважинным снарядом.

5.1.13. Резистивиметрия (Рез) является методом определения УЭС среды (грунта или жидкости), помещаемой в специальную форму (резистивиметр), содержащую в конструкции питающие и приемные электроды, путем измерения силы тока и напряжения. Возможны варианты измерений при помещении и перемещении резистивиметра в исследуемом водоеме или стволе скважины. По измеренному значению УЭС и имеющимся корреляционным связям его с параметрами состава пород, минерализацией жидкости оцениваются эти характеристики, обнаруживаются участки изменения минерализации воды в исследуемом водоеме или скважине, свидетельствующие о разгрузке подземных или поглощении поверхностных вод, а также о наличии источников загрязнения.

5.1.14. Метод заряженного тела (МЗТ) позволяет изучать распределение потенциала или градиента потенциала на поверхности земли, создаваемого искусственным источником тока, расположенным в заряжаемом теле, находящемся в скважине. В зависимости от задач и, соответственно, модификации метода заряжаемым телом может служить либо опускаемый в скважину мешочек с солью, создающий при растворении электролит, обладающий повышенной электропроводностью (гидрогеологический вариант), либо вскрытый скважиной проводник, такой, как руда, металлическая конструкция (так называемый "рудный вариант"). Изучение эквипотенциальных линий на поверхности земли позволяет судить в первом случае о направлении и скорости фильтрации подземных вод, во втором - о протяженности и конфигурации исследуемого проводящего объекта.

^ Метод вызванной поляризации

5.1.15. Метод вызванной поляризации (ВП) выполняется путем изучения вторичного электрического поля, обусловленного электрохимическими и электрокинетическими процессами, возникающими при пропускании тока в горных породах, содержащих минералы с электронным типом проводимости и внутрипоровую влагу. Интенсивность процесса ВП - поляризуемость (эта) определяется с использованием трех основных способов измерения.

Измерение ВП во временной области (или в импульсном режиме) основано на регистрации разности потенциалов в приемной линии во время и через определенное время после выключения прямоугольного импульса тока в питающей линии. Изучаемая кажущаяся поляризуемость (эта_к) вычисляется как отношение вызванной поляризации через фиксированное время после отключения питающего тока (Дельта U_вп) к напряжению возбуждающего тока (Дельта_U).

Амплитудно-частотные измерения поляризуемости основаны на изучении поля при пропускании в питающих линиях переменного тока двух различных частот. Параметр поляризуемости (PFE) вычисляется как отношение разности эффекта на низких и высоких частотах к электрическому полю на низкой частоте.

Фазово-частотные измерения основаны на фиксации сдвига фаз основной гармоники в приемной линии относительно токовой.

Метод ВП может использоваться в модификации, как зондирования (ВЭЗ ВП), так и профилирования (ЭП ВП). При этом применяются такие же установки, как в методе сопротивлений. Метод ВП необходимо применять в комплексе с методами сопротивления.

Интерпретация ВП производится при профилировании на качественном уровне, а при зондировании используются соответствующие компьютерные программы или палетки. При геологической интерпретации результатов метода ВП используют установленные связи эта_к с вещественным составом пород или их состоянием (мерзлое - талое) или судят о наличии рудных минералов и электропроводящих тел

^ Методы переменных электромагнитных полей

5.1.16. Из методов электроразведки переменными электромагнитными полями в практике инженерных изысканий чаще всего используются методы, основанные на измерении искусственных установившихся гармонических или неустановившихся полей различной частоты. Преимуществом методов переменного тока является возможность выполнять наблюдения без гальванического контакта (без заземлений).

5.1.17. Установившиеся гармонические поля используются в следующих методах:

частотные электромагнитные зондирования (ЧЭМЗ) в различных модификациях;

собственно частотные (ЧЗ), дистанционные (ДЗ), изопараметрические (ИЗ);

при гальваническом или индуктивном способе возбуждения поля различных частот;

дипольное индуктивное профилирование (ДИП). Другое используемое название - дипольное электромагнитное профилирование (ДЭМП);

радиокомпарационный метод (радиокип);

радиоволновое просвечивание (РВП). Другое используемое название - радиоволновая геоинтроскопия (РВГИ);

электромагнитный каротаж (ЭМК), включающий диэлектрический (ДК) и индукционный (ИК).

5.1.18. Частотное электромагнитное зондирование (ЧЭМЗ) является методом, изучающим электрическую или магнитную составляющую электромагнитного поля, создаваемого гальваническим (с помощью заземления) или индукционным способом при помощи диполя или петли (рамки), питаемых переменным током. В зависимости от используемой модификации метода регистрируется напряженность компонентов магнитной (Н_х,у,z) или электрической (E_x,y,z) составляющей поля (полного вектора, отдельных компонентов или их отношения) как функции периода переменного тока (кв.корень(Т)), расстояния между излучателем и приемником (r), или обобщенного электромагнитного параметра р (р = |k| х r), где k - волновое число). Эффективное кажущееся сопротивление (р_омега) вычисляется из отношения измеренной разности потенциалов в приемном устройстве к силе тока в излучателе с учетом геометрического коэффициента установки. Уменьшая частоту тока, увеличивают глубинность исследования вследствие "скин-эффекта".

Методы интерпретации кривых частотного зондирования разработаны в основном для случая горизонтального строения разреза. В результате устанавливается положение горизонтальных или субгоризонтальных границ пород, характеризующихся отличающимися УЭС и (или) диэлектрической проницаемостью.

Геологическое истолкование получаемых материалов выполняется в основном на качественном уровне с использованием имеющихся сведений о зависимостях УЭС и диэлектрической проницаемости от состава и состояния исследуемых пород.

5.1.19. При дипольном индуктивном профилировании (ДИП) или дипольном электромагнитном профилировании (ДЭМП) изучается поведение измеряемого параметра электромагнитного поля (напряженность, отношение компонентов вектора напряженности) вдоль профиля наблюдений. Модификациями электромагнитного профилирования являются ВЧЭП (высокочастотное электромагнитное профилирование) и НЭП (непрерывное электромагнитное профилирование). Интерпретация данных профилирования позволяет установить положение геологических границ или локальных проводящих объектов в плане, а при благоприятных условиях оценить состав пород.

5.1.20. В радиокомпарационном методе (радиокип) изучается поле удаленных длинноволновых (ДВ) или сверхдлинноволновых (СДВ) радиостанций. Метод применяется в модификации профилирования с измерением электрических и магнитных составляющих поля и азимута вектора напряженности поля. По положению характерных аномалий на профиле фиксируются границы пород с разными УЭС и (или) диэлектрической проницаемостью.

5.1.21. В методе радиоволнового просвечивания (РВП) на выбранных оптимальных рабочих частотах измеряются компоненты электромагнитного поля (электрические или магнитные) и изучается поглощение энергии радиоволн породами, геологическими или техногенными образованиями, находящимися на трассе распространения волны, между приемной и излучающей антенной.

Передатчик и приемник с излучающей и приемной антеннами располагаются обычно в двух скважинах или в скважине и на поверхности, возможно также профилирование вдоль одной скважины. Анализ полученных данных позволяет определять удельное сопротивление и диэлектрическую проницаемость пород в естественном залегании и их распределение в изучаемом объеме среды. Диапазон применяемых частот (0,1 - 30 МГц) позволяет работать в породах с удельным электрическим сопротивлением от 20 Ом х м и выше при расстоянии между скважинами от 5 до 60 м.

Особым условием применения метода является наличие скважин с обсадкой ствола радиопрозрачными (полиэтиленовыми) трубами с внутренним диаметром не менее 45 мм.

5.1.22. При электромагнитном каротаже (ЭМК) возбуждение поля и его регистрация производятся с помощью антенн - магнитных диполей (катушек), перемещаемых вдоль ствола скважины при постоянном расстоянии между ними. Регистрируемая разность потенциалов связана с УЭС пород и их диэлектрической проницаемостью. Условием выполнения работ является отсутствие металлической обсадки скважины. Оценка влажности пород производится по корреляционным зависимостям диэлектрической проницаемости от содержания воды, установленным для пород различного состава. ЭМК может выполняться как в скважинах, заполненных жидкостью (буровым раствором), так и в сухих.

5.1.23. Неустановившиеся или импульсные поля используются в следующих методах:

метод переходных процессов (МПП);

зондирование становлением поля (ЗСП); радиолокационное зондирование (РЛЗ);

радиолокационная аэросъемка.

5.1.24. В методах зондирования становлением поля (ЗСП) и переходных процессов (МПП) регистрируется процесс стабилизации поля, возникающего при искусственном возбуждении его прямоугольными импульсами постоянного тока. Различают две модификации метода: в "ближней зоне" (ЗСБЗ), которая находит наибольшее применение в решении инженерно-геологических задач, и "в дальней зоне" (ЗСДЗ). По результатам изучения процесса становления определяются приведенные кажущиеся сопротивления (ро_тау) и суммарная проводимость (S_тау) для различных времен становления поля (t), меньшее из которых отвечает верхней части разреза, а наибольшее - обобщенной характеристике разреза в целом. Интерпретации палеточным и машинным способом подвергаются графики зависимости рo_тау и S_тау от кв.корень(2 пи t). По результатам интерпретации выполняется расчленение разреза по вертикали на слои с различными УЭС.

5.1.25. При радиолокационном зондировании (РЛЗ) изучаются сигналы, являющиеся отражениями коротких радиоимпульсов от подповерхностных объектов. Изучаются кинематические и динамические характеристики, величина которых зависит от расстояния до отражающего объекта и электрических свойств среды. РЛЗ выполняется как в отдельных точках, так и при наблюдениях вдоль профилей. По результатам РЛЗ строятся временные разрезы, на которых отображается положение границ в координатах времени прохождения зондирующего сигнала. Они могут быть преобразованы в разрезы реальных глубин при наличии данных о скоростях распространения радиоволн во вмещающей среде. Для получения этих данных РЛЗ выполняется в режиме годографа, когда измерения проводятся при разносе приемного и передающего устройства. Динамические характеристики позволяют оценивать состав и состояние пород на трассе распрост