Геофізичні методи дослідження

 

Вступ

1. ГОЛОВНІ ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГІРСЬКИХ ПОРІД

2. ГЕОФІЗИЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

2.1 МАГНЕТОМЕТРІЯ

2.2 ГРАВІМЕТРІЯ

2.3 ЕЛЕКТРОРОЗВІДУВАННЯ

2.4. СЕЙСМОРОЗВІДУВАННЯ

2.5 ЯДЕРНО – ГЕОФІЗИЧНІ МЕТОДИ

3.1 ПРИКЛАДИ ЗАСТОСУВАННЯ ГЕОФІЗИЧНИХ МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕНЬ ПІД ЧАС ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ, ГІДРОГЕОЛОГІЧНИХ ТА ЕКОЛОГІЧНИХ РОБІТ

Висновок

Використана література

 

 

Метою даної роботи є ознайомитися з:

- предметом і продемонструвати методичну та економічну доцільність застосування геофізичних методів досліджень під час виконання різноманітних екологічних, гідрогеологічних та інженерно-геологічних робіт;

- фізичними властивостями гірських порід та методами їхнього визначення;

- сучасною класифікацією методів, застосовуваних під час вивчення верхньої частини літосферного простору, як середовища проживання людини і його змін під впливом антропогенних чинників та методику їхнього виконання;

- навчитися виконувати первинне опрацювання польових геофізичних матеріалів, способів їхнього графічного зображення, виконання якісної та кількісної інтерпретації;

- історичним нарисом розвитку інженерної геофізики і її роллю у вирішенні конкретних інженерно-геологічних та екологічних завдань.

 

 

Петрофізичні (електричні – питомий опір, поляризаційність, діелектрична проникність, електрохімічна активність; магнетні – магнетна сприйнятливість, індуктивна та залишкова намагнетованість; щільнісні – загальна, мінералогічна щільність; пружні – модулі Юнга, Пуасона та зсуву; радіоактивні – природна та штучна; теплові – теплопровідність та тепломісткість тощо) властивості гірських порід та методики їхнього визначення. Залежність перечислених фізичних властивостей гірських порід від їхнього складу, текстурно-структурних особливостей, умов утворення, ступеня метаморфізму, поруватості, обводненості, температури, тиску тощо.

Зв’язок між „геофізичними”, „інженерно-геологічними” і „гідрогеологічними” параметрами.

 

 

Елементи магнетного поля Землі та їхній розподіл на земній поверхні. Нормальні та аномальні геомагнетні поля. Варіації елементів земного магнетизму.

Методика проведення польових магнетометричних досліджень, що передбачає вибір: параметру для вимірювання, густоти та форми мережі спостережень, апаратури, засобів виконання робіт та їхню точність.

Зображення результатів знімання (графіки, плани графіків, ізоліній і векторів). Якісне та кількісне інтерпретування магнетометричного знімання за допомогою: аналітичного методу, палеток, ЕОМ тощо.

Область застосування магнетометрії під час екологічних, гідрогеологічних, інженерно-геологічних та археологічних досліджень: пошуки газо-, водо- і теплопроводів, визначення напрямку та інтенсійності шпаруватості і стеження контактів різних за своїми магнетними властивостями гірських порід тощо.

 

 

Гравітаційне поле Землі та його складові. Нормальні і аномальні гравітаційні поля та їхні зміни в часі.

Методика виконання польових гравіметричних досліджень, що передбачає вибір: параметра для вимірювання, густоти та форми мережі спостережень, апаратури, точності і способу вимірювання, геодезичної підготовки мережі спостережень.

Головні види поправок. Зображення результатів знімання (графіки, плани графіків та ізоліній), вибір для них мірила. Якісне та кількісне інтерпретування за допомогою аналітичних формул, графічних методів та ЕОМ.

Приклади можливого застосування матеріалів гравіметричних вимірювань під час вирішення інженерно-геологічних, гідрогеологічних та екологічних завдань: пошуки та оконтурювання перезаглиблених долин, вивчення закарстованості порід, визначення глибини та форми залягання корінних (материнських) порід, картування тектонічних порушень та ін.

 

 

Електричні методи досліджень і їхня класифікація залежності від вимірюваного параметру.

Суть методів опорів, поняття позірного опору. Методи вертикального електричного зондування (ВЕЗ) та профілювання (симетричне, дипольне /двопільне/, комбіноване, кругове, серединного градієнта, дивергентне). Залежність характеру інтенсійності електричних полів від різних геологічних чинників.

Методика проведення польових електророзвідувальних досліджень, що містить вибір: мірила знімання, схеми спостережень і їхні розміри, методики безпосередніх вимірювань, апаратури та обладнання, перенесення пунктів спостереження на топооснову, точності спостережень тощо.

Форма зображення матеріалів електророзвідування, перерахованих вище: вибір мірила графічних додатків, побудова кривих зондування, графіків ρп, плану графіків та ізоом, мап типів кривих ВЕЗ, вертикальних електричних розрізів, структурних геоелектричних мап та ін.

Якісна та кількісна інтерпретація матеріалів ВЕЗ та електропрофілювання за допомогою палеток, статистичних методів та ЕОМ.

Метод природного електричного поля і головні чинники, що впливають на утворення полів (окисно-відновних, фільтраційних, дифузійних, спричиненої поляризації) фізико-хімічного походження. Методика проведення знімання, що передбачає вибір: схеми спостережень, техніки вимірювань, апаратури та обладнання, схеми ув’язування матеріалів, точності спостережень, форми опрацювання матеріалів, якісної та кількісної інтерпретації. Боротьба з перешкодами, які не мають геологічної природи.

Метод спричинених потенціалів і головні чинники, що впливають на утворення полів цього типу. Параметри вимірювання, схеми спостережень, апаратури та обладнання, техніка вимірювань, точність досліджень, форми опрацювання матеріалів, якісна та кількісна інтерпретація.

Метод зарядженого тіла на постійному та змінному струмі, можливості його застосування та особливості проведення польових та камеральних робіт.

Застосування електрометричних досліджень під час вирішення геологічних, гідрогеологічних, інженерно-геологічних та екологічних питань.

 

Сейсмологія та сейсморозвідування. Елементи теорії пружнсті та геометричної сейсміки. Типи сейсмічних хвиль та умови їхнього утворення і поширення у верхніх шарах земної кулі.

Методика виконання сейсмічних досліджень методами відбитих (МВХ) та заломлених (МЗХ) хвиль. Умови можливого їхнього застосування. Системи спостережень методами сейсмічного профілювання та зондування, сейсмічного «просвічування» та каротажу. Поняття сейсмічного каналу та переносна сейсмічна аппаратура (сейсмостанція, сейсмоприймач, збуджувач пружних хвиль, електроживлення), що використовують під час досліджень на порівняно незначних (до 100 м) глибинах. Боротьба з перешкодами, що не мають геологічної природи та точність досліджень.

Побудова годографів прямої, зустрічної, накладеної хвиль та зведеного годографа. Методи побудови сейсмічних границь. Визначення динамічного модуля пружності (модуля Юнга) та коефіцієнта Пуасона порід масиву за результатами польових досліджень.

Застосування сейсморозвідування для вирішення інженерно-геологічних, гідрогеологічних та екологічних задач: визначення потужності четвертинних відкладів і форми залягання корінних (материнських) порід, оцінювання анізотропності та неоднорідності масивів, вивчення закарстованості порід, пошуки і трасування зон тектонічних порушень, дослідження осувів, визначення показників міцності порід у корінному заляганні.

 

 

Головні закони радіоактивних перетворень. Одиниці радіоактивності. Взаємодія радіоактивного випромінювання з речовиною.

Методи реєстрації радіоактивного випромінювання (газонаповнені та сцинтиляційні лічильники). Ядерно-фізичні властивості гірських порід та руд. Класифікація ядерно-геофізичних методів: радіометричні, гамма-гамма, гамма-нейтронний, нейтронний, активаційний.

Застосування ядерно-геофізичних методів під час геологічного картування, визначення вологості порід, оцінки радіаційної безпеки певної ділянки робіт.

 

 

Застосування геофізичних методів під час гідрогеологічного знімання, пошуків і розвідування солодких (прісних), мінеральних та термальних вод. Дослідження їхньої динаміки, напряму руху та властивостей гірських порід. Дослідження умов обводненості гірничих виробок. Гідромеліоративні та грунтово-меліоративні дослідження.

Застосування геофізичних методів під час інженерно-геологічних досліджень. Визначення літологічного складу, потужності, наводненості та фізико-механічних властивостей пухких відкладів. Виділення та простеження зон диз’юнктивних порушень і оцінювання інтенсивності їхньої тріщинуватості і вивітрілості. Пошуки та картування закарстованих зон і порожнин природного і штучного походження. Пошуки та виокремлення осувонебезпечних ділянок. Застосування геофізичних методів для зміцнення грунтів. Дослідження інженерно-геологічних умов на акваторіях і берегах. Мерзлотно-гляціологічні дослідження. Вишукування під час будівництва значних за розмірами споруд (гідростанцій, водосховищ, каналів, аеропортів тощо). Дослідження підземних комунікацій.

Застосування геофізичних методів під час виконання екологічних досліджень. Природа джерел забруднення довкілля і особливості геофізичних аномалій. Дослідження забруднення геологічного середовища геофізичними методами (екорадіометрія, забруднення грунтів, підземних вод нафтопродуктами тощо). Комплексування геофізичних методів для дослідження забруднення геологічного середовища.

Види техногенного фізичного забруднення (шумове або акустичне, вібраційне, теплове, електромагнетне тощо) та методи його дослідження.

 

 

Дана робота містить короткий опис виконання магнетометричних, гравіметричних, електрометричних, сейсмометричних, ядерно-геофізичних та каротажних досліджень, що пов'язані з проектуванням і будівництвом різних за призначенням інженерних споруд, їхнім експлуатуванням, зневодненням (осушенням) та меліорацією земель, проблемами охорони довкілля.

В результаті більш детального вивчення даної теми студент повинен вміти:

- вибирати комплекс геофізичних методів, що сприяв би вирішенню конкретних інженерно-геологічних, гідрогеологічних та екологічних завдань;

- виконувати елементарні розрахунки геофізичних полів над певними об'єктами;

- графічно зображати і виконувати якісну та кількісну інтерпретацію геофізичних матеріалів, що має надати суттєву допомогу під час розроблення геологічних, геодинамічних, гідрогеологічних, інженерно-геологічних та меліоративних задач;

- застосовувати ядерно-геофізичні методи для оцінювання екологічної безпеки;

- аргументовано робити висновки про доцільність будівництва певних інженерних споруд, проведення гідрогеологічних пошуків та екологічну безпеку території в кожному конкретному випадку.

 

 

1. Логачев А. А., Захаров В. П. Магниторазведка. Л., «Недра», 1979.

2. Грушинский Н. П., Сажина Н. Б. Гравитационная разведка. М., «Недра», 1988.

3. Комаров В. А. Электроразведка методом вызванной поляризации. Л., «Недра», 1972.

4. Толстой М. Н., Тимошин Ю. В. и др. Основы геофизических методов разведки. Київ, «Вища школа», 1985.

5. Якубовский Ю. В., Ляхов Л. Л. Электроразведка. М., «Недра», 1988.

6. Огильви А. В. Основы инженерной геофизики. М., «Недра», 1990.

7. Горбунов Л. М. и др. Геофизические методы поисков и разведки. Л., «Недра», 1982.

8. Фрич Ф. Электроразведка при инженерно-геологических исследованиях в строительстве (перевод с немецкого). М., 1985.