Рекомендации по определению физико-механических свойств мерзлых дисперсных грунтов геофизическими методами Москва Стройиздат 1989

Вид материала

Документы

Содержание Рекомендуемая аппаратура Определение поправки за диаметр скважины и глубины точки замера при определении Номограммы для определения льдистости л

Подобный материал:

• Технические характеристики гусеничного бульдозера shantui sd16, 56.18kb.
• Рекомендации по статистическим методам контроля и оценки прочности бетона с учетом, 1336.84kb.
• Программа дисциплины дпп. Ф. 06 Коллоидная химия, 137.52kb.
• Вопросы к экзамену по дисциплине «поверхностные явления и дисперсные системы», 37.35kb.
• Определение механических характеристик грунтов, 94.24kb.
• Задачи семинара: представление молодыми учеными результатов исследований, полученных, 43.3kb.
• Улучшение физико-механических свойств фанеры на основе модифицированных нафтолами карбамидоформальдегидных, 238.15kb.
• Инженерные методы улучшения свойств грунтов, 142.51kb.
• Рекомендации по применению метода виброзондирования при инженерно-геологических изысканиях, 399.38kb.
• Развитие методов Оценки физико-механических свойств горных пород в массиве для геомеханического, 794.75kb.

6.11. Определение физико-механических характеристик по данным исследования скважин производится в две стадии. Первая стадия состоит в использовании данных каждого метода комплекса в отдельности, вторая - в определении ряда параметров с использованием данных различных методов, а также во взаимной проверке и корректировке результатов. Общая схема использования геофизических параметров для определения физико-механических характеристик мерзлых грунтов приведена на рис. 1.

6.12. Выполнение электроразведочных, сейсмоакустических, радиоизотопных работ и термометрии в скважине, а также инженерно-геологическая интерпретация их данных производится в соответствии с разделами 2-5 настоящих Рекомендаций.

6.13. Дальнейшая интерпретация геофизических данных производится по совокупности результатов, полученных каждым методом в отдельности.

6.14. Результаты радиоизотопного каротажа и термометрии, представляемые в виде диаграмм объемной массы, влажности и температуры, являются непосредственными инженерно-геологическими характеристиками и уточнению со стороны других видов каротажа практически не подлежат.

6.15. Значения v_P и v_R или v_P и v_S, полученные по акустическим данным, используются для определения динамических модулей Юнга E_g, модуля сжатия К и сдвига G по известным формулам и номограммам, для чего необходимы дополнительные данные о плотности g, получаемые при радиоизотопном каротаже (рис. 4 и прил. 10).

6.16. Статический модуль упругости Е_с определяется по значению E_g с использованием для этого корреляционной зависимости Е_с = f (E_g). Временное сопротивление одноосному сжатию s_сж определяется по зависимости, установленной между этим параметром с одной стороны и скоростью продольных волн и температурой с другой, s_сж = f (v_Р, θ). Полученные значения Е_с и s_сж справедливы только для грунтов с массивной криогенной текстурой (прил. 10).

6.17. Значения v_P^┴ в случае, если χ > 1 и v_P˝ при χ < 1 вместе со значениями температуры θ используются для определения объемной W_o или суммарной W_c влажности при известном литологическом составе, оцениваемом по естественной радиоактивности. При известных из радиоизотопных исследований W_o и W_c может быть оценен литологический состав с помощью номограмм, изображающих зависимость v_P = f (W_c, θ) для различных типов грунта (прил. 5).

6.18. Данные о литологическом составе совместно со значениями χ, W_o и θ используются для оценки общей льдистости грунта и ее компонентного состава: льда-цемента, льда шлировыделений и объемного соотношения шлиров, вытянутых в субгоризонтальном и субвертикальном направлении с помощью номограмм (прил. 11).

6.19. Значения параметров ρ_m и ρ_t, полученные с помощью электроразведки, используются для определения льдистости и ее компонентов по номограммам 2-6, для чего необходимо знание УЭС породы ρ_пр (УЭС минеральных прослоев или агрегатов с массивной криогенной текстурой). ρ_пр определяется с помощью номограммы 1 по известному литологическому составу, оцениваемому радиоизотопным и акустическим методами и температуре.

6.20. Заключительной стадией совместной интерпретации геофизических данных является взаимная увязка полученных физико-механических характеристик, выбор наиболее достоверных значений и расчленение всего разреза на интервалы, ими характеризуемые. Критерием выбора значений является сходимость данных различных методов с учетом возможной погрешности. Критерием выбора интервалов служит постоянство значений параметров внутри него. Результаты представляются в виде диаграмм, соответствующих характеристик по глубине, в данном случае уже не поточечных, а поинтервальных, с указанием разброса оцененных значений.

6.21. Следует иметь в виду, что получаемые величины характеризуют некоторый объем пород, значительно превышающий объем отбираемых образцов, и в связи с этим могут не совпадать с результатами лабораторных определений. При этом каротажные данные могут оказаться более объективными, что связано с ошибками визуального описания керна и определения глубины границ и точек отбора образцов после извлечения керна из снаряда.

6.22. Общая схема комплексного использования данных различных геофизических методов сводится к следующему (см. рис. 1):

термометрия дает значения температур, которые используются при интерпретации данных акустического и электрического каротажа;

радиоизотопные методы позволяют определять плотность, объемную влажность грунтов и оценивают литологический состав;

по данным акустического каротажа уточняется литологический состав, определяются криогенное строение и физико-механические свойства грунтов, для чего необходимы данные термометрии и радиоизотопного определения плотности и влажности;

электрический каротаж и ВЭЗ позволяют определять криогенное строение и льдистость, если известна температура и литологический состав, а также выделить в разрезе шлиры льда точнее, чем это позволяют другие методы.

6.23. На последнем этапе исследований, задачей которого является распространение инженерно-геологических характеристик, полученных по разрезу скважины, на элементы изучаемого массива, используются результаты наземных наблюдений (в основном ВЭЗ), а также специально выполняемого ВСП, детальность выделения границ с помощью которого превышает возможности прочих методов.

6.24. Наиболее надежные данные ВСП могут быть получены при встречном сейсмическом просвечивании с помощью двух скважин. Это приобретает особое значение, когда между скважинами имеются негоризонтальные границы. Если среда, пересеченная скважиной, горизонтально слоиста, то данные ВСП могут быть использованы для более точной оценки пластовых скоростей и, соответственно, для более точного определения инженерно-геологических параметров слоев.

6.25. Основанием для распространения характеристик грунтов на околоскважинное пространство является совпадение УЭС и скоростей упругих волн в скважине и в элементах массива.

Приложение 1

РЕКОМЕНДУЕМАЯ АППАРАТУРА

Методы	Название прибора	Марка прибора	Измеряемая величина	Единицы измерения	Диапазон	Основная погрешность	Дополнительные сведения
Радиоизотопные	Плотномер поверхностно-глубинный, радиоизотопный	ППГР-1	Плотность	т/м3	0,8-2,3	±0,03	Серийный
	Влагомер поверхностно-глубинный радиоизотопный	ВПГР-1	Объемная влажность	%	2-100	2 %	Серийный, ВО «Изотоп»
	Плотномер-влагомер совмещенный глубинный радиоизотопный	ПВСГР-2	Плотность	т/м3	0,8-2,3	±0,03	Опытные образцы НИИОСП
			Объемная влажность	%	2-100	±2
	Плотномер-влагомер совмещенный радиоизотопный глубинный	ЛКС-1К	Плотность	т/м3	0,8-2,3	±0,03	Подготавливаемый к серийному выпуску ВО «Изотоп»
			Влажность	%	2-100	±2
	Радиоизотопный прибор	УР-70	Плотность	т/м3	0,8-2,3	±0,03	Опытные партии НИИГеофизики, Ленинград
			Влажность	%	2-100	2
	Измеритель диаметра скважины	ИДС-2	Диаметр скважины	мм	50-90	±0,5	Опытные образцы НИИОСП
Электроразведочные на постоянном токе	Электронный стрелочный компенсатор	ЭСК-1	Разность потенциалов	мВ	1-1000	±3 %	Серийный, Rвх ³ 4 МОм
			Ток	сА	1-300	±3 %
	Автокомпенсатор электроразведочный	АЭ-72	Разность потенциалов	мВ	1-1000	±3 %	Серийный, Rвх ³ 1,5 МОм
			Ток	мА	3-3000	±3 %
Электроразведочные на переменном токе	Аппаратура низкой частоты	АНЧ-1	Разность потенциалов	мВ	0,1-1000	±5 %	Серийный, Rвх ³ 1,5 МОм, рабочая частота fp = 4,86 Гц
			Ток	мА	1-300	±4,5 %
		АНЧ-3	Отношение разности потенциалов к току	В/А	3·106 - 10	±5 %	Серийный, рабочая частота fp = 4,86 ГЦ
	Измеритель кажущихся сопротивлений	ИКС-1	Разность потенциалов	В	5·10-6 - 100	±3,5 %	Серийный, Rвх ³ 1,5 МОм, рабочая частота fp = 22 Гц
			Отношение разности потенциалов к току	Ом	5·10-4 - 104	±3,5 %
Акустические	Ультразвуковые приборы	УК-10П (УК-11П, УК-12П, УК-14П, УК-15П, УК-16П)	Время	мкс	0,1-9999	±1 %	Серийные, питание универсальное от сети и батарей
	Испытатель кабелей и линий малогабаритный	Р5-5	Время	мкс	0,1-1000	±1 %	Серийный, питание универсальное от сети и батарей. Специальная переделка
	Дефектоскопы	ДУК-66П (ДУК-8М, ДУК-68, ДУК-12)	Время	мкс	-	-	Серийные, питание сетевое. Для лабораторных измерений

Приложение 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПРАВКИ ЗА ДИАМЕТР СКВАЖИНЫ И ГЛУБИНЫ ТОЧКИ ЗАМЕРА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ρ_t МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОКАРОТАЖА

При электрокаротаже, как известно, ρ_к = КDV/I, где К = 4pАМ. Однако эти формулы справедливы для линейного зонда с точечными электродами. При использовании щеточных электродов в сухих необсаженных скважинах необходимо вводить поправку к коэффициенту К за диаметр скважины по следующей формуле:

K_ист = К_т а,

где К_ист - исправленное значение К; К_т - теоретическое значение К для зонда с точечными электродами; а - коэффициент, определяемый по рисунку, где по оси абсцисс отложено отношение размера зонда AM к диаметру скважины, измеренных в одинаковых единицах длины.

При электрокаротаже сухих скважин необходимо также учитывать завышение ρ_к за счет влияния верхнего полупространства над дневной поверхностью изучаемого массива. Эта поправка производится по формуле



где  - исправленное значение;  - измеренное значение; δ а_к = Dρ/ρ_к -относительная ошибка измерений за счет влияния верхнего полупространства.

Величина Dρ/ρ_к определяется по рисунку, где по оси абсцисс отложено отношение глубины точки замера к размеру зонда, измеренных в одинаковых единицах длины.



Графики поправок к ρ_к при электрокаротаже

а - коэффициент поправки за диаметр скважины; б - ошибка ρ_к за счет влияния верхнего полупространства

Приложение 3

НОМОГРАММЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЬДИСТОСТИ Л_в МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИХ РАСЧЕТА*

* По Боголюбову А.Н.

Для расчета номограмм использованы теоретические модели мерзлых грунтов, представляющие собой блоки с массивной криогенной текстурой, разделенные пространственной решеткой из прослоев льда различной мощности.

Для моделей мерзлых грунтов со слоистой, сетчато-слоистой и равномерно-сетчатой текстурой на основании законов Ома и Кирхгофа по известным значениям УЭС ледяных прослоев ρ_n, и грунта с массивной криогенной текстурой ρ_пр получены следующие выражения для электрических характеристик:

для грунтов со слоистыми текстурами:









где μ - соотношение УЭС льда и породы с массивной текстурой; ρ_n - поперечное УЭС; ρ_t - продольное УЭС; ρ_m - среднеквадратическое УЭС; λ - коэффициент анизотропии;

m = Σ h_л/Σ h_г,

где Σ h_л - суммарная мощность ледяных шлиров в единице объема; Σ h_г - суммарная мощность прослоев породы с массивной текстурой в единице объема;

для грунта со слоисто-сетчатыми текстурами:







где m - отношение суммарной мощности льда, составляющего основную систему шлиров, к суммарной мощности грунта между ними; q - то же, относящееся к подчиненным системам шлиров.