Геофизические методы разведки

Для ускорения геологических обследований и для уменьшения объема буровых работ применяют геофизические методы исследования залегания геологических напластований. Эти методы основываются на разности физических свойств горных пород.

Геофизические методы применяют преимущественно для поиска строительных материалов, определения глубины залегания вечномерзлых грунтов, определения больших водных линз, карстовых пустот и скальных пород.

Использование геофизических методов уменьшает объем буровых трудоемких работ и стоимость ИГИ.

Для получения эталонов во время расшифровки геофизических данных эти виды работ обязательно проводят одновременно с устройством буровых скважин и шурфов и зондирования грунтов.

В случае дорожных разведываний используют такие методы:

1- электроразведка на постоянном токе (метод сопротивлений);

2- микросейсмическая разведка (сейсмоакустический метод - метод отражения ударных волн).

Применяя метод сопротивлений, учитывают разность электропроводности разных грунтов для распределения геологического разреза по литологическим признакам (состав, химические и физические свойства, условия создания и изменений) или за влажностью.

Установлено, что удельное сопротивление талых грунтов значительно ниже, чем скальных или мерзлых.

Во время дорожных изысканий используют такие методы электроразведки:

1) вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ);

2) электропрофилирование (ЭП).

Зондирование дает возможность исследовать наслоение относительно глубины, а профилирование - в горизонтальном направлении.

ВЭЗ. Источником тока являются батареи сухих элементов (постоянный ток напряжением от 30 до 80в). Ток вводят через специальные электроды заземления (стальные или медные), которые забивают на глубину 75-150см. Силу тока измеряют потенциометрами или автокомпенсаторами. Для составления геологического разреза с обеих сторон створа симметрично забивают электроды приема и электроды питания, соединенные с клеммами потенциометра. Ток пропускают через внешние электроды и за его силой измеряют электрические сопротивления пластов грунта между электродами питания и приема. Расстояние между электродами постоянно изменяют.

Если расстояние небольшое, ток проходит через верхние пласты грунта, если большое - охватывает мощный пласт. Вычеркивают кривые изменения сопротивления, сравнивая с типичными кривыми для разных грунтов и кривой для участка, где проведено контрольное бурение, определяют толщину пласта разных пород грунтов.

ВЭЗ осуществляют через 100-300м вдоль трасы с разнесением электродов не более чем за 100м.

ЭП.При использовании метода ЭП электроды перемещают с сохранением постоянного расстояния между ними на линии снятия, например, вдоль трассы. Как результат, обнаруживают места изменения геологических условий в пределах пласта, которые определяются, например, обнаружением скальных пород, карстовых пустот или же линзы вечномерзлых грунтов.

Электроизыскания постоянным током требуют сложной аппаратуры и работы специальных отрядов. Во время дорожных разведок проводят электрозондирование несинусоидальным током низкой частоты с использованием измерителей заземления, но оно не эффективное из-за небольшой глубины исследования (2-3м) и залегания горных пород, которые мало отличаются электрическим сопротивлениям.

Такую разведку нужно проводить вместе с контрольным бурением, ведь это уменьшает объем буровых работ, экономя время и средства.

Метод сейсмоакустики основывается на разности скорости распространения упругих волн в разных грунтах.

Скорость распространения упругих волн в грунтах, расположенных выше уровня грунтовых вод (УГВ) не превышает 1200м/с, для плотных глин - 600-1200м/с. В монолитных скальных породах скорости волн достигают нескольких км/с.

Ниже УГВ скорость больше:

Крупные пески - 1000-2000м/с;

Глины - 1200-1500м/с;

Гравий - 1500-1800м/с.

В монолитных скальных породах скорость составляет:

Известняки и песчаники - 3-5км/с;

Изверженные породы - 4-7км/с.

В изверженных трещиноватых породах верхних пластов скальных пород скорость составляет 2500м/с.

Сейсмоакустический метод эффективный для наслоений, в которых скорость волн увеличивается относительно глубины.

Этот метод успешно применяют для выявления подвижных массивов, определения толщины торфяных отложений, исследования рельефа дна болот.

Существует также магнитная разведка (МР), котораяосновывается на изучении геомагнитного поля Земли, обусловленного неодинаковыми магнитными свойствами горных пород.

Во время МР измеряют напряженность магнитного поля (основной элемент - плоский магнит).

МР успешно применяется для картографирования разных геологических объектов, дешевле других способов.

Для ИГИ используется микромагнитная съемка (глубина исследования 10-15м, достаточно для малых и средних сооружений).

Геодезические работы во время МР минимальные (маршрутная съемка, сетка квадратов разбивается лентой, экером).

Гравиметрическая разведка (ГР)основывается на измерении силы веса приборами – гравиметрами.

Основное назначение ГР - выявление геологической структуры с пониженной плотностью (месторождения нефти, керосина, уголь), а также используется для изучения тектонических нарушений и сложных структур.

ГР - малопродуктивный и дорогой метод, используется в ІГВ ограниченно, как вспомогательный метод, в комплексе с другими методами.