Статья: Опыт применения сейсморазведки ОГТ для решения инженерно-геологических задач

На временном разрезе (см. рис. 2, а) выделяется три отражающих горизонта. Первый, согласно результатам скоростного анализа, находится на глубинах от 5 до 9 м. Он связан с подошвой четвертичных отложений. Глубина второго ОГ составляет 30 - 31 м, он приурочен к зеркалу подземных вод в терригенно-карбонатной толще. Третий ОГ отвечает кровле соляно-мергельной толщи, его глубинные отметки изменяются от 54 до 58 м. По волновой картине нарушения структуры геологического разреза прослеживаются вплоть до 3 ОГ. Аналогичный вывод следует и из анализа скоростной характеристики (см. рис. 2, б), представляющей распределение значений эффективных скоростей в плоскости временного разреза. На основе комплекса сейсмических признаков подобных приповерхностных объектов, выполнен прогноз их распространения в пределах площади исследований.

Следующий объект исследований - катастрофический карстовый провал в пределах городской застройки. Как показали инженерные сейсморазведочные исследования (Рис.3), наиболее вероятной причиной данного обрушения является размыв толщи гипсов, обусловленный взаимодействием техногенных (утечки) и природных (циркуляция подземных вод, связанная с особенностями подземного рельефа) причин.

Дана количественная оценка последствий провала в интервале глубин до 10 - 15 м для рядом расположенных участков жилой застройки. Эти выводы базируются как на качественном анализе волновой картины, представленной на временном разрезе, так и на изучении ее количественных параметров. Качественный анализ волновой картины подразумевает изучение рисунка суммарных сейсмозаписей (см. рис. 3, а) и пространственно-временного распределения их интенсивности, представленного на динамических временных разрезах (см. рис. 3,6). При интерпретации данных параметров учитывается связь со структурой геологического разреза.

Предлагаемая технология инженерной сейсморазведки успешно применяется и при картировании приповерхностных древних горных выработок на территории г. Перми. На рис. 4 (см. цвет. вкл.) приведен пример временного разреза, полученного в пределах площади с высокой вероятностью наличия выработок. На основании скоростного закона и с учетом геологической информации предполагалось, что ОГ1 - приурочен к кровле супеси, ОГ2 - к кровле песчано-гравийных отложений, ОГ Кор - соответствует кровле медистых песчаников, а горизонт ПП их подошве. Интервал возможного наличия выработок ограничивается отражающими горизонтами Кор и ПП.

По результатам моделирования установлено, что признаками погребенных выработок являются: 1) нарушение структуры волновой картины, 2) пониженная интенсивность сейсмической записи, 3) снижение скоростных свойств, отражаемое как на скоростной характеристике, так и в виде "псевдопрогиба" по нижележащему отражающему горизонту. Подобное сочетание изменений динамических и кинематических характеристик отраженных волн в интервале между ОГ Кор и ПП наблюдается на участке профиля от 5,5 до 20,5 м. Скважина, пробуренная по результатам сейсморазведочных данных, вскрыла на глубине 13,2 м деревянную крепь и песчано-грязевую массу.

Все рассмотренные выше примеры связаны с более или менее традиционными для инженерной сейсморазведки объектами, хотя данная ее модификация может применяться и при разведке малоглубинных месторождений полезных ископаемых.

Следующий пример иллюстрирует результаты сейсморазведочных работ на месторождении гипса. Цель исследований - картирование участка уменьшения мощности предохранительного целика в промышленной толще гипсов. В соответствии с результатами скоростного анализа и данными бурения выполнена стратиграфическая привязка отражающих горизонтов: Tik - кровля тульских глин, Psk - кровля песков, Psp - подошва песков, Gk и Gp - кровля и подошва промышленной толщи гипсов. На временном разрезе (рис. 5.) отражаются основные особенности геологического строения участка. В центральной части профиля (200 - 260 м) в интервале песков и в подстилающих их отложениях вплоть до гипсовой залежи выделяется локальный размыв турнейской карбонатной толщи. Он связан с притоком широтного простирания к основному руслу древней реки. В его пределах на участке от 220 до 250 м наблюдается нарушение структуры волновой картины для интервала гипсовой залежи. Дополнительные участки нарушений структуры волновой картины выделяются в конечной части профиля, начиная с 400 м, и восточнее размыва на 150 - 180 м. Все отмеченные участки характеризуются повышенным затуханием и пониженной скоростью распространения упругих колебаний.

Внедрение современных модификаций сейсморазведочных наблюдений в сферу инженерно-геологических задач определяется соотношением цены и объема информации, необходимого для их решения. Представленные материалы выбирались из достаточно обширной базы данных (более 40 объектов). Значительный объем выполненных исследований и их результаты, по нашему мнению, подтверждают положительное решение данной финансово-методической проблемы для сейсморазведки 2D.

В настоящее время известно применение в отдельных случаях инженерно-геологических изысканий и сейсморазведки 3D [14, 15, 16]. Очевидно, что перспективы ее внедрения также будут зависеть от соотношения цены и ценности сейсморазведочной информации для решения современных инженерно-геологических задач.

Список литературы

1. Гертнер X., Климмер Г., 1985, Оценка возможности решать геологическую задачу сейсморазведкой MOB путем сейсмического моделирования: Труды XXX Междунар. геофиз. симп. Геофизические работы на нефть и газ. Ч. III: М., 81 - 93.

2. Гурвич И. И., Боганик Г. Н., 1980, Сейсмическая разведка. Учебник для вузов: М., Недра.

3. Мешбей В. И., 1973, Сейсморазведка методом общей глубинной точки: М., Недра.

4. Палагин В. В., Попов А. Я., Дик П. И., 1989, Сейсморазведка малых глубин: М., Недра.

5. Савелов Р. П., 1986, Вопросы теории и практики применения сейсморазведки МОП": Иркутск, Изд-во ИГУ.

6. Сапфиров И. А., 1996, Рудничные задачи сейсморазведки МОГТ: Екатеринбург, УрО РАН.

7. Сапфиров И. А., Фатькин К. Б., 1997, Сравнительный анализ различных типов невзрывных источников для малоглубинной сейсморазведки: Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Материалы региональной конференции: Пермь, ПГУ.

8. Ярославцев А. Г., 2002, BuildingGun - новый источник для инженерной сесморазведки: Проблемы комплексного мониторинга на месторождениях полезных ископаемых: Пермь, Горный институт УрО РАН.

9. Ярославцев А. Г., Сапфиров И. А., 2000, Применение методик многократных перекрытий при решении инженерно-геологических задач: 300 лет горно-геологической службе России: Тезисы докладов международной геофизической конференции: СПб.

10. Hill I. A., 1992, Better than drilling? Some shallow seismic reflection case histories: Quarterly Journal of Engineering Geology, 25, 239 -248