Лабораторная Работа №13 расчет кажущейся скорости среды по методу КМПВ

Цель работы – изучение методики проведения и обработки данных простейших модификаций метода преломленных волн (МПВ) – метода первых вступлений – при изучении особенностей строения верхней части разреза (ВЧР).

Теория и содержание работы.

Изучение ВЧР с помощью МПВ обычно выполняют при сейсмических исследованиях с источниками поверхностного типа.

Методика полевых работ предусматривает отработку коротких линейных сейсмозондирований длиной в одну расстановку сейсмоприемников с использованием простых встречных наблюдений.

Длина зондирования зависит от предполагаемой толщи ВЧР (зоны малых скоростей – ЗМС) и должна обеспечивать прослеживание в области первых вступлений преломленной волны от поверхности коренных пород, подстилающих ЗМС, и волн, освещающих особенности строения и параметры слоев, слагающих ЗМС (в простейшем случае – прямых волн). Обычно считают, что область прослеживания преломленной волны от подошвы ЗМС должна быть не менее области прослеживания прямой волны в случае однослойной однородной зоны. Исходя из этого, длина зондирования (база наблюдения) L может быть приближенно оценена по формуле:

Чаще всего длина зондирования не превышает первых сотен метров.

Пункты возбуждения (ПВ) располагают на концах расстановки в 5-20 м от крайних сейсмоприемников. При взрывном способе возбуждения заряды размещают в шурфах или скважинах (шпурах) глубиной 0.5-1.5 м.

Сейсмоприемники (пункты приема – ПП) внутри базы приема обычно

располагают неравномерно: вблизи ПВ шаг наблюдений сокращают до 2-10 м,

в средней же части базы зондирования он составляет 10-20 м. Делается это для уверенного прослеживания прямых волн, распространяющихся с меньшей скоростью и поэтому характеризующихся более крутым годографом. При относительно простом разрезе вдоль профиля расстояние между приемниками может быть постоянным.

При изучении ЗМС обработка обычно ведется в предположении, что преломляющая граница (подошва ЗМС) плоская, а скорости распространения волн в зоне VЗ и коренных породах VК в пределах базы приема постоянны. В случае однослойной однородной зоны порядок определения параметров разреза обычно таков (рассмотрим вместе с примером).

1. Исходными данными для выполнения работы являются сейсмограммы (их копии), соответствующие встречной системе наблюдений преломленных волн на общей базе приема. На сейсмограммах указаны номер варианта, пикеты источников и приемников, по которым могут быть определены дистанции наблюдений x (расстояния приемников от относящегося к ним пункта возбуждения). На рисунке 1 представлены примеры сейсмограмм. Из указанных параметров ясно, что длина участка зондирования 480 м, расстояние между пунктами приема (сейсмоприемниками) 20 м. При возбуждении колебаний в ПВ1 (который расположен в точке 0 м) регистрация выполнялась на интервале 20-480 м. При возбуждении колебаний в ПВ2 (который расположен в точке 480 м) регистрация выполнялась на интервале 460-0 м

Рис 1 – Сейсмограммы прямого (а) и встречного (б) зондирования

2. На каждой трассе сейсмограмм отмечают моменты первых вступлений, которые проявляются резкими изменениями амплитуды трасс. На рисунке 2 на сейсмограммах отмечены эти моменты точками. В таблице приведены значения времен соответствующих первых вступлений с привязкой к точкам измерения.

Рис 2 – Сейсмограммы зондирования с отмеченными моментами первых вступлений

Таблица значений моментов первых вступлений

3. На масштабную бумагу из таблицы выносят значения времен (рис. 3),

получая прямой и встречный годографы. Наблюденные годографы осредняют отрезками прямых.

Рис 3 - Прямой и встречный годографы зондирования с примером определения кажущейся скорости в зоне малых скоростей методом треугольника

5. По наклону осредненных встречных годографов прямых волн определяют значения скорости в зоне VЗ =∆ x/∆ t. Получаем: VЗ1=945 м/с, VЗ1=955 м/с В дальнейших расчетах за скорость VЗ принимают среднее арифметическое из значений у обоих ПВ - VЗ.=950 м/с

6. По наклону осредненных встречных годографов преломленных волн определяют кажущуюся скорость VВ* в направлении восстания подошвы ЗМС и VП* в направлении падения. Получаем: VВ* =2537 м/с, VП* =2182 м/с. В направлении восстания она имеет большее значение.

7. Решая совместно известные соотношения

определяют критический угол i и угол φ наклона подошвы ЗМС на базе приема

(определение угла наклона не обязательно):

Получаем: i=2?, φ =24?.

Затем определяется граничная скорость (скорость в коренных породах)

8. Находят величины t01 и t02 как отрезки, отсекаемые продолжением осредненных годографов преломленных волн на осях времен, проведенных из соответствующих ПВ (см. рис. 3), и вычисляют значения глубин h1 и h2 по

нормали к преломляющей границе:

По найденным параметрам строится разрез (проводится линия подошвы ЗМС и указываются скорости в зоне и в подстилающих ее породах) –рисунок 4.

Если участок совместного прослеживания прямого t (x) и встречного t (x) годографов преломленной волны от подошвы ЗМС достаточно велик, то граничная скорость может быть вычислена детальнее по разностному годографу tP (x). В этом же интервале профиля могут быть получены дополнительные значения t0 (x), а значит и данные о толщине ЗМС

Положения разностного годографа и линии t0 (x) определяются соотношениями:

Рис 4 – Результаты определения параметров зоны малых скоростей

Отчет о лабораторной работе объемом 1-1.5 страниц рукописного текста должен также содержать название и краткое описание ее сути, основные расчетные формулы и результаты расчетов, представленные в числовом виде (в том числе таблица первых вступлений) и графически (по образцу рис 4).

Контрольные вопросы.

1. Каким способом определяют по данным МПВ скорость в зоне малых скоростей? Пояснить рисунком.

2. Порядок определения параметров ЗМС способом встречных годографов (перечислить этапы).

3. Порядок определения разностного годографа и линии t0 (x). Пояснить рисунком.

4. Когда возможно и с какой целью строят разностный годограф и линию t0 (x)?

5. Как по годографам преломленных волн определить направление восстания подошвы ЗМС?