SU957060A1 - Способ определени плотности пород дна водоемов - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПОРОД ДНА ВОДОЕМОВ

Изобретение относитс  к геоакустическим и сейсмическим исследовани м донных осадков на акватори х (мор Х, реках и т. д

Известен лабораторный способ определени  плотности пород методом гидростатического взвешивани , например, с по- 5 мощью денситометра или технических весов 1.

Дл  осуществлени  необходим отбор образцов пород, что помимо низкой производительности приводит к изменению (})изи- ,Q ческого состо ни  пород по сравнению с их естественным залеганием и вызывает ошибки в измерении плотности, которые увеличиваютс  дл  многофазных водо- и водо-газонасыщенных пород.

Известен также способ измерени  плот- 15 ности, основанный на применении акустических колебаний и заключающийс  в замерах скоростей распространени  упругой волны в трех различных направлени х с последующим определением плотности 2. Q

Основным недостатком указанного способа  вл етс  невозможность получени  информации о физических свойствах нород дна, наход щихс  в услови х их естественного залегани , во-первых, потому, что

способ  вл етс  лабораторным, а значит требует отбора образцов пород, и, во-вторых , способ требует механического контакта с объектом измерени , что не позвол ет осуществл ть определение плотности пород на профиле в процессе движени  судна.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ определени  плотности осадков дна в услови х их естественного залегани , основанный на измерении кинематических характеристик волн, отраженных от дна и подошвы под различными углами путем сейсмического профилировани , а также коэффициента отражени  волн при их нормальном падении на дно водоема, по которым определ ют плотность осадков 3.

К недостаткам этого способа относ тс  необходимость знани  величины скорости распространени  упругих волн в верхнем слое осадков, а при наличии этих данных определение плотности по коэффициенту отражени  никогда не представл ло сложности . Величина скорости в этом способе определ етс  обычными сейсмическими способами , использу  отражение сигнала от подошвы верхнего сло  несколькими углами к отражающей поверхности, т. е. рассматриваетс  волна, прошедша  дважды через весь верхний слой осадков. Наибольшую сложность в этом способе представл ет выделение на фоне помех вступлени  второй волны, отраженной от подошвы верхнего сло  (при вычислении скорости), тем более, что верхний слой осадков может оказатьс  слоистым или градиентным. Возможны варианты , когда в пределах глубинности метода граница от подошвы первого сло  вообш,е не вица от подошвы первого сло  вообще не регистрируетс  Скорость, полученна  по данным сейсморазведки, характеризует весь первый слой, а отражение от дна, по которому вычисл ют плотности - самую верхнюю часть этого сло , и чем глубже будет расположена подошва первого . сло , по отражению от которой вычисл етс  скорость , тем больше будет ошибка в определении величины плотности.

Цель изобретени  - определение плотности придонных пород в услови х их естественного залегани .

Цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  плотности пород дна водоемов , основанному на излучении импульных акустических сигналов в водоем, одновременном приеме отраженных сигналов в двух отсто щих по горизонтали точках и определении свойств пород дна по характеристикам отраженных сигналов, определ ют моменты первых вступлений отраженных сигналов и их амплитуды в первых вступлени х , по которым суд т о плотности пород.

На чертеже показаны элементы дл  реализации предложенного способа.

Они включают излучатель I дл  возбуждени  упругих колебаний, приемник 2, расположенный в непосредственной близости от излучател , и приемник 3, удаленный от излучател  I на некоторое рассто ние.

Все эти элементы располагаютс  в воде, имеющей плотность весьма близкую 1, и могут буксироватьс  судном.

Дл  осуществлени  предложенного способа производ т следующие операции.

Изучают в воде импульс упругих колебаний , например, с помощью излучател  1, причем эти колебани  распростран ютс  как по нормали к поверхности дна, так и в других направлени х.

Принимают колебани  с помощью приемника 2, распростран ющиес  и отражающиес  по нормали к поверхности дна в точке, лежащей вблизи точки излучени , с измерением времени распространени  отраженной волны по нормали к дну 2t, и коэффициента отражени  К( по амплитудам первых вступлений отраженного сигнала .

Принимают колебани  с помощью приемника 3, распростран ющиес  и отражающиес  под некоторым углом к поверхности

дна, отличающимс  от нормального падени , в точке, отсто щей на некотором рассто нии от точки приема, с измерением времени распространени  отраженной волны по этому пути i и коэффициента отражени  К, также по амплитудам первых вступлений сигнала. Измер ют врем  распространени  пр мой волны t от излучател  1 до второго приемника 3. Определ ют угол падени  упругой волны на границу раздела вода-дно 0 по формуле

°С05 0 4ll±il--ii

4iit2

Определ ют плотность пород дна водоема по формуле - | М sine

r где А - плотность воды.

5 M , N 4- - -Врем  распространени  импульса tj между излучателем 1 и приемником 3 может быть измерено или вычислено по известному рассто нию между ними и опре° деленной, например, по таблицам скорости распространени  упругих волн в воде. Реально достигнутые в натурных услови х погрешности измерени  величины плотности не превышают , что достаточно

5 дл  инженерно-геологических и некоторых прикладных задач, а с применением специальных методических приемов и статистических методов обработки погрещность может быть снижена.

Q Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что он позвол ет определ ть плотность самой верхней части донных осадков в услови х их естественного залегани  независимо от свойств подошвы.

Claims (3)

1.Кабранова В. Н. Физические свойства горных пород, М., «Недра, 1962, с. 116.

2.Авторское свидетельство СССР № 678391, кл. G 01 V 1/00, 1977.

3.Акустика морских осадков. Под редакцией Л. Хэмптона. М., «Мир, 1977, с. 299- 313 (прототип).