Сейсмобарлау 1 страница

Сейсмобарлауда соңғы уақытқа дейін күрделі және ірі аппаратура қолданылып келді және оған жұмыс күші көп қажет болатын. Соңғы уақыттарда ОСУ – 1, ОСУ – 2м жаңа аспаптары қолданылып жүр, қондырғыны жабдықтау үшін екі адам қажет. Импульс тіреуішті балғамен соғудан пайда болады. Сейсмобарлау көмегімен мыналарды анықтай аламыз:

1.Қиманың жоғарғы жағын бөліп жіктеу.

2. Төрттік шөгінділері жамылғысының астындағы түпкілікті жыныстарды картаға түсіру және тектоникалық бұзылым белдемдерінің үздіксіздігін белгілеу.

3.Сырғыма астындағы қатпарлы жыныстардың сақталу дәрежесін анықтау.

4.Өзен аңғарлары, жыралар мен көлдік қазаншұңқырлардың шығуы.

5.Карстық пайда болуларды анықтау және оларды аудан және тереңдік бойынша бақылау.

6.Грунт суы деңгейінің жатысын анықтау.

7.Көп жылдық мұздық ауданындағы жыныстар қалыңдығына баға беру.

8.Жер беттіндегі және түпкілікті жыныстардың серпімділік константасын анықтау.

9.Жерасты қазындылары мен тау қысымының пайда болуын зерттеуде жыныстар беріктігінің қасиетін оқып үйрену.

10.Жер қазғыш машиналарымен грунттардың өңделуіне баға беру.

11.Жерасты және жартылай жартасты жыныстардың мүжілу белдемінің тереңдігін анықтау.

Күрделі сейсмикалық жағдайда бұл әдіс оң нәтиже бермейді. Бұл әдіс әдетте басқа әдістермен бірге қолданылады.

5.2.3.Радиактивті әдістер

Бұл әдіс кең түрде қолданылады және төмендегідей жайттарды анықтау мүмкіндігін береді:

1. Жыныстарды табиғи жатыс жағдайындағы тиімділігі мен физикалық-техникалық қасиеттері;

2.Жекелеген нүктелерден алынған сынақтар бойынша емес, үздіксіз қима бойынша инженерлік-геологиялық сипаттама алу мүмкіндігі;

3.Жыныстардың физикалық-техникалық қасиеттері көрсеткіштерінің мәнін анықтау мүмкіндігі.

Тәжірибеде пайдаланатын инженерлік-геологиялық зерттеу әдістері мынадай жыныстарда қолданылмайды, мүжілген немесе бөлшектенген жыныстар, сырғымалық қиыршықты жыныстар, сырғымалық жинақталулар және т.б.

Осы әдіс арқылы мынадай міндіттерді шешуге болады:

1.Жыныстың көлемдік салмағын анықтау;

2.Олардың минералдық құрамын анықтау;

3.Жыныстар қимасын олардың литологиялық құрамы бойынша болу:

4.Грунт суларының деңгейінің жатысын анықтау, көп жағдайларда бірінші анықтайды.

Әдіс тау жыныстары арқылы сәулелену жүргізген кездегі радиоактивті заттардың сәулелену қалыңдығының өзгеруіне негізделеді. Нейтронды сәулеленудің таралуы және де гамма сәулеленудің таралуы мен жұтылу әдістері пайдаланылады.

Нейтронды әдіс радиоактивті көздерден жіберілетін жылдам нейтрондарды су молекуласының ақырындату ерекшелігіне негізделген (яғни судағы сутегі). Нейтрондар басқа атомдармен соғысқан кезде энергияларын жоғалтады, бірақ олардың ең көп шығыны сутегінің жеңіл атомдарымен соқтығысқан кезде жүреді, сонымен қатар бөлшектердің кейбір сандары «ақырын» нейтрон түрінде өздері шыққан радиоактивті көздерге қайтып оралады.

«Ақырын» нейтрондар саны жыныстардығы судың құрамына тең, оның құрамына, тығыздығына және температурасына тәуелді емес. Анықтау нәтижесінде жыныстардағы хлор, бор, магний және басқаларының саны анықталады. Зондты ұңғымаға түсіреді, содан кейін сәулелену кезіндегі энергияның шығындалуы мен жыныстардың ылғалдылығын анықтайды. Жылдам нейтронда көзі болып: полоний-берилий, радий Д-берилий және радий – бериллий ерітінділері қызмет атқарады. Тәжірибеде әр түрлі конструкциялы зонттар пайдаланылады.

Гамма әдіс. Жыныстардың гамма сәулелерді жұту қабілетіне негізделген, жұту дәрежесі жарық өткізетін материалдың тығыздығы мен қалыңдығына байланысты. Берік емес жыныстарда таралған гамма сәулелер тек жыныстардың тығыздығы арқылы анықталады және олардың химиялық құрамына тәуелді емес.

Көлемдік салмақты анықтау үшін портативті далалық тығыздық өлшегіштер пайдаланылуы мүмкін.

Жыныстардың физикалық-техникалық қасиеттерін анықтаудың зертханалық әдісі

Бұл әдіс инженерлік-геологиялық зерттеу кешенінің құраушы бөлігі боып саналады. Ол келесі міндеттерді шешуде қолданылады:

1. Жыныстарды геологиялық оқып-үйрену – олардың геологиялық, минералдық, химиялық, механикалық құрамдары және т.б.

2. Геологиялық белдемді инженерлік-геологиялық типтендіру мақсатында физикалық-техникалық қасиеттер көрсеткіштерін жіктеуді анықтау.

3. Ғимараттың беріктігін және ұзақтығын есептеу мақсатында жыныстардың физикалық-техникалық қасиеттерін есептеу көрсеткіштерін анықтау.

4. Жұмыстар мелиорациясы, сырғыма, карстанумен және т.б. күресу мақсатында жыныстардың физикалық-техникалық қасиеттері көрсеткіштерінің тиімді таңдап алынуын анықтау.

Физикалық-техникалық қасиеттер көрсеткіші сапалық және сандық болады, келесі көрсеткіштерге бөлінеді:

1) жіктеу көрсеткіштері жыныстардың физикалық-техникалық қасиеттерінің айырмашылығын бөліп алу қызметін атқарады.

2) жанама есептеу, ол жіктеу көрсеткіштерінде есептеу қалай пайдаланылса, тікелей есептеу көрсеткіштерінде де солай пайдаланылады.

3) тікелей есептеу, құрылыстық есептеулерде пайдаланылады.

Сандық және сапалық жіктеу көрсеткіштерін стационарлық және далалық жағдайда анықтайды. Көптеген көрсеткіштері сапалық болып саналады, сондықтан субъективтік қателер жіберілуі мүмкін. Жыныстарды инженерлік- геологиялық типтендіру мақсатында, яғни жете зерттеуді ұлғайтуда жыныстардың физикалық-техникалық қасиеттерінің басқа да сандық көрсеткіштері қарастырылады.

Бақылау сұрақтары

1. Бұрғылау жұмыстары не үшін жасалады?

2. Бұрғылау жұмыстарына қандай қондырғылар пайдаланылады?

3. Геофизикалық әдістерге қандай әдістер жатады?

4. Электрлі барлау қалай жасалады?

5. Сейсмобарлау жасау үшін қолданылатын құрылғы.

6. Радиоактивті әдіс қалай жасалады?

6-БӨЛІМ Тау жыныстарының сулы және физика- механикалық қасиеттерін далалық тәжірбиелік жұмыстармен анықтау.

Инженерлік-геологиялық зерттеудің соңғы сатысы кезінде тау жыныстарының физикалық-техникалық қасиеттерін анықтау үшін көбінесе тәжірибелік, далалық жұмыстар жүргізіледі. Олардың негізгі артықшылығы, геологиялық белдемнің ірі массивіне тән мәндерді алу мүмкіндігі.

Тау жыныстарының деформациялық сипаттарын анықтау әдістері

Әдіс тәжірибеде жеткілікті түрде сыналған. Бұл әдістің негізі грунттардың табиғи жатыс жағдайын зерттеуден тұрады, яғни олардың сығылғыштығын немесе отыруын штамп арқылы бақылау. Осылардан алынатын мәндер грунттың деформациялық қасиетіне баға беруге, оларды сипаттайтын көрсеткіштерді есептеуге мүмкіндік береді.

Жартасты, жартылай жартасты және әр түрлі құмды-сазды, қиыршық-тасты грунттарда статикалық күшті зерттеу жүргізіледі. Тәжірбиелік жұмыстардың міндеті болып саналатындар:

1. Әр түрлі учаске мен тереңдіктерде грунттардың салыстырмалы

сығылуын салыстырмалы зерттеу.

2. Грунттың деформациялық қасиетін анықтау.

3. Суландыру кезінде немесе қатып жатқан жыныстардың еруі кезінде жыныстардың деформациялық қасиетіне баға беру.

Бұл міндеттер зертханаларда құмды және сазды жыныстарды компрессиялық тексеру кезінде шешіледі. Ірі габаритті тәжірбиелер жеткілікті нәтижелер береді, бірақ бұлардың зертханалық нәтижелерін толықтыруға және міндетті түрде бақылау жүргізуге тура келеді.

6.1. Штампты тәжірибелер

Жартасты және жартылай жартасты жыныстарда деформация қасиетін анықтауда штамп тәжірибе зерттеудің бірден бір әдісі болып саналады. Тәжірибелер 15-20 күнге, кейде одан да көпке созылады.

54-сурет. Грунттарды шруфта статикалық күшпен сынауға арналған қондырғы сұлбасы: 1– ауданы 5000 см³ домалақ штамп; 2 – гидравликалық домкрат; 3 – бойлама тіреуіш арқалық; 4 – винтті анкерлі қада

55-сурет. Грунттарды ұңғымада сынамалық күшпен сынауға арналған қондырғы сұлбасы: 1– тіреуіш арқалық; 2 – динамометр; 3 – домкрат; 4 – винтті анкерлі қада; 5-кигізбе құбыр; 6 – штамп

56-сурет. Қысымға қарағанда штамптың шөгуінің тәуелділік графигі. 1– шөгудің қисық сызығы, 2 – шөгудің пропорционалдық шегі, 3 – шектік қысым, 4–қысым мен шөгудің сатылары

Металдық штамптың қалыңдығы 40-50 мм, бетон және темір-бетон, 100-200 мм. Қазіргі уақытта МемСТ-12374 сәйкес құмды және сазды тығыз қалыптасқан, қатты жыныстарды зерттеуге ауданы 2500 см ² , диаметрі 56,2 см штампты қолдануды ұсынады, орташа және аз тығыздықты жыныстарда – 5000 см ², ұңғыларда – 600 см ². Жақсы сығылмайтын, геологиялық біртекті емес құрылымдарды зерттеуде (линза қабаттары т.б.) ауданы 5000 см ² және 10000 см ² штамптар; ұңғыларда диаметрі – 112,6 см ².

Шурфтың тереңдігі ғимарат іргетасын қою тереңдігімен анықталады. Егер белсенді белдемде бірнеше қабаттар немесе қасиеттері әр түрлі жыныстар белдемі жатса зерттеуге барлық қабаттар жатады. Шурфтың қабырғасын бекітеді. Шурфтың түбін тазалайды немесе қалыңдығы 3-5 см құм сеуіп тастайды.

Грунттың табиғи ылғалдығы мен тығыздығын сақтау мақсатында қазындыны құрғап кебу мен жаңбырдан сақтау үшін жауып тастайды. Штамп қондырғысының түп деңгейі тексеріледі, ол қисық болмауы керек. Күш түсірудің әрбір сатысы мүжілгіш, байланыспаған, әлсіз тығыздықты және берік емес консистенциялы сазды жыныстарда – 0,25 кгс/ см ², ал қалған жыныстарда 0,5 кгс/ см ²-ден кем болмауы керек.

Күш түсірудің соңғы сатысы жобаланғаннан 1-2 кгс/ см ² асып тұруы керек. МемСТ бойынша күш түсірудің жалпы саны, грунттарда 5-тен кем болмауы керек.

P_м – манометрдің көрсетуі;

F_n – поршеньнің алаңы цилиндрде;

F – штамп алаңы, см ²;

P – гидравликалық домкраттен берілетін меншікті қысымы.

Зерттеу кезінде сынғыш және құмды жыныстарда 10 минут, сазды жыныстарда әрбір 15 минутта, содан кейін 20-30 минут тұрақтанғанға дейін бақылайды.

Тәжірибелер процесі кезінде күш түсіру әрбір сатыдағы шөгіндінің тұрақтагуыга дейін жүргізіледі.

Егер шөгу бір тәулікке 1 мм -ден аспаса онда тұрақтануға жетті деп есептеледі. Жүргізілген сынауды ғимараттың күшінен бірнеше есе артық күшке дейін арттырады (критикалық), олар былай тұжырымдалады:

1. Штамп маңында жарықшақтар немесе итермелі жота болғанда

2. 1 тәуліктен кем емес уақыттағы жыныстар деформациялануының тұрақты жылдамдығы.

3. Күшті елеусіз көбейткенде (5 немесе одан да көп) шөгудің бірден артуы.

Күштерді алу осы жолдармен жүргізіледі. Күштерді алып тастағаннан кейін 1 сағат мөлшерінде грунттың тығыздалуын бақылайды. Тәжірибелік күш түсіру нәтижесінде график құрайды (56-сурет).

Күш түсіруге тәуелді шөгу пропорционалдық шегінде мынандай теңдеумен көрсетіледі.

S = C(P-P₀)

Мұндағы:

S – штамптың шөгуі,см

P – штампқа түсірілетін қысым, кгс/ см².

P₀ – тығыздалудың бастапқы қысымы.

Түзуді кесетін сәйкес кесіндіге күш түсіру S=f(P) абсцисса осінде;

C=ctg a.

График бойынша шөгу мәнінің бағыты табылады.

Құбырдың бүлінуін түзету формуласы:

Мұндағы:

Z – құбыр ұзындығы, см

P – күш түсіру платформасындағы салмақ, кг

F – құбырдың көлденең қимасының алаңы;

E – құбыр материалының серпімділік модулі, кг/см².

Жалпы деформацияның модулі Буссинеско формуласымен анықталады:

Мұндағы

– меншікті күш түсірудің артуы, штампқа күш түсіру, кг;

- өлшемсіз еселеуші 08 штамптың өлшемі мен пішініне байланысты;

- штамптың немесе дөңгелектің штамп ауданына тең диаметрі, егер шаршылы немесе түзу штамппен жүргізілсе;

- Р күш түсіруге сәйкес келетін шөгудің артуы, см;

- қабылданған көлденең деформация еселеуші. Құмдар мен құмайттарда 0,3, саздақта 0,35, саздарда 0,42.

6.2. Прессиометрмен зерттеу жұмысы

Бұл – грунттардың деформациялық қасиетін тануда қазіргі уақыттағы кең қолданылатын әдіс. Бұл да негізінен тәжірибелік штамп сияқты, бірақ тек ұңғыларда жүргізіледі. Ұңғы қабырғасындағы грунттар деформациясын күштерді сатылап түсірумен зерттейді. Бұл аспап пен әдісті 1930 жылы орыс инженері Ктаторов ойлап тапқан. 1933 жылы неміс инженері Кеглер деформация модулін анықтаудың теоретикалық шешімін ұсынды. 1957 жылы француз инженері Л.Менар прессиометр аспабын жасап шығарды және «Прессиометр» фирмасының негізін салды. Бұл аспап гидравликалық және пневматикалық деп бөлінеді, әрі кең қолданысқа ие.

Қазіргі кезде ПС-1 прессиометрі (Фундаментпроект), П-89 прессиометрі (УПИ) қолданылады.

Пневмоэлектрлік прессиометрлерге П-89-Э (h=90-100 мм, Z =18-40 см, һ=25 м; Фундаментпроект) мен ЭВ-90/127 (h-15м, d=90-127 мм, Z =60 см; УПИ және УралТИСИЗ), ИГП-21 (h-25 м, d=100 мм, d-100 м, Z -50см;ВСЕГИН-ГЕО) жатады.

57-сурет. Прессиометр сұлбасы:

1 – газды баллон, 2 – редуктор, 3 – манометр, 4 – өлшеуіш цилиндр, 5 – кран-үштармақ, 6– шанап, 7 – шлангтар, 8-10 – қосымша камералар, 9 – жұмыс істеу камерасы

Ұңғының геологиялық қимасын жете оқып - үйрену керек. Зерттеуге жататындар – ғимараттың әсер ету белдеміне жататын қабаттар мен өлшемдер. Ұңғы диаметрі 76-127 мм болуы керек, яғни прессиометрдің сыртқы диаметрінен 10-20 мм артық болуы керек. Зерттеу тереңдігі 15 метр немесе одан да көбірек.

Егер геометриялық қимада берік жыныстар басым болса, онда шегендеуші құбырсыз бұрғылап, тәжірибелі бұрғылау біткеннен кейін төмендегі қабаттардан бастап жүргізу керек.

Егер геометриялық қимада берік емес жыныстар басым болса, зерттеу бұрғылау процесі кезінде жүргізіледі, керекті тереңдікке шейін шегендеу жүргізіледі оларға перессиометрді түсіреді. Содан кейін шегендеуші құбырларды жоғары көтеріп алып, ұңғы қабырғасындағы жыныстар сығылуын жүргізеді. Жыныстар белдеміндегі әрбір қабатқа тексеріс аз немесе орташа тығыздықта күштің арту сатысымен 0,1-0,25 кгс/см² жүргізіледі,, егер тығыз орналасқан болса,онда 0,5-1,0 кгс/см². Қысымның әрбір сатысы 1-2 минут көлемінде беріледі және шартты тұрақтануға дейін сақталып тұрады, 0,1 мм 30 минутке және сазды жыныстарда 1 сағат.

Гидравликалық прессиометрде 10-15 м тереңдікте су бағанасы ұңғы қабырғасына әжептәуір қысым түсіреді, сондықтан оларды елеулі тереңдіктерге қолдану мақсатсыз.

58-сурет. Тау жыныстарының деформациясы тәуелділік графигі

Жазылып алынған мәндер бойынша тәуелділік графигін құрайды: . Графикте геологиялық белдем деформациясына күш түсірудің әр түрлі сатысындағы екі учаскені бөліп алады (58-сурет).

Бірінші учаске ВС, олардың тығыздалу сатысына сәйкес және геологиялық белдем деформациясына тәуелді сызықтық мүмкін болатын пропорционалдық шек болып саналады. Бірінші учаске бойынша қисықтан жалпы деформация модульдары есептеледі. СД учаскесі геологиялық белдем деформациясының дамуына тәуелді қисық сызықпен сипатталады және күштің әсер ету белдемінің бұзылуының басталуы мен дамуын көрсетеді.

Р_мах максимальды қысымы беріктігінің шегі болып саналады, АВ учаскесі – біркелкі емес беттердің ұңғы қабырғасында сығылуы. Жалпы деформацияның модулі формуласымен анықталады:

Сол сияқты

Мұндағы:

– саз үшін – 0,42

Құм, құмайт үшін – 0,30

Ірі сынғыштар үшін – 0,27

– ұңғының сәйкес бастапқы диаметрінің мәні, берілген прессиометрге тұрақты еселеуші,

– жұмыс камерасы қысымының өсуі.

– жұмыс камерасы көлемінің өсуі.

Жартасты және жартылай жартасты жыныстардың деформациялық қасиетін зерттеуде үлкен өлшемдегі прессиометрлер қолданылады.

6.3. Тікқазбалардағы жыныстардың кесілуіне зерттеу жүргізу

Жыныстардың мықтылығын зерттеуде кесім жасау үшін бүтін жыныстарды жиі қолданады. Зерттеу кезінде бұзылмаған жыныстарға әр түрлі құралдардың көмегі арқылы тік және көлденең күш береді. Зерттеу процесі кезінде бұзылмаған жыныстың деформациясын тіркеп отырады.

Бүтін жыныстарды кесу қондырғысының сұлбасы 59- суретте көрсетілген. Көп жағдайларда бұл қондырғылардың кесім ауданы 600 см ² – ге тең болады. Бүтін жынысқа вертикальды қысым сатылай 0,5-1.0 кг/см ² беріледі. Жыныстардың ылғалдылығы мен құрамындағы сазды бөлшектерге тәуелділігіне байланысты 1-1,5 сағат сайын қысымды аттырып отырады.

Грунттың вертикальді деформациясының тұрақтануын индикатор арқылы біледі. Егер де бір тәулік ішінде вертикальді деформация 0,1 мм -ден артпаса, онда мұндай қысым сатысында тоқталады деп саналады. Грунттың шөгуі тұрақталған соң, кесу жұмысы жүргізіледі. Әр түрлі вертикальді қысымда тығыздалған 3-4 бұзылмаған жынысты кесу жұмысы жүргізіледі. Минимальді вертикаль қысым іргетас қаланған белгіде тұрмыстық қысымнан төмен болмауы керек, ал максимальді қысым ғимараттың салмағынан 1-2 кгс/см ² арту керек. Кесілуді тексеру барысында бұзылмаған жыныстың деформациясын горизонталь ығысу индикаторы бойынша бақылап 1-2 минут аралығында есепке алып отырады.

59-сурет. Днепропетровск көлік-инженерлік институтының сынауға арналған далалық аспап сұлбасы: 1– жоғарғы қозғалмайтын шеңбер (обойма); 2 – төменгі қозғалмайтын шеңбер; 3 – динометрі бар көлденең домкрат; 4 – Tipeyіш күшті рама; 5 –динаметрі бар тік домкрат; 6 – штамп; 7 – қозғалмайтын шеңберге арналған тipeyiш; 8 –грунт монолиті; 9 –шариктері бар жазық шеңбер.

Егер есептеу аралығындағы сан 0,1 мм -ден аспаса, онда деформация тоқталды деп санайды. Кесілуден соң қондырғыны бұзып жинастырады, ал бұзылмаған жыныстың кесілу жазықтығына жақын жерден көлемдік салмақ пен ылғалдылықты анықтау үшін сынама алады.

6.4. Жыныстардың тыңтіреу құлауы арқылы жылжуын сынау

Сынау шурф қабырғасына бекітілген жыныстардың 2-3 тыңтіреуінің бірінен соң бірі құлауымен сипатталады. Тыңтіреулер биіктігінің еніне қатынасы 1,5 тіктөртбұрыш түрінде болады. Құлау призмасының кәдімгі өлшемдері – 0,4×0,4×0,8 м. Тыңтіреулердің құлауына арналған қондырғы сұлбасы 60-суретте көрсетілген. Құлау күші 1,0-1,5т тең.

Тыңтіреудің (блоктардың) құлауынан кейін сырғанау бетін ашады, құлаудың кисық сызығын тұрғызады, тыңтіреуді бөліктерге жарып, тепе-теңдік тендеуін құрастырады. Екі сынау нәтижелері бойынша теңдеу жүйелерін алады:

Мұндағы:

N – қалыпты қысым;

T – жылжымалы қүш;

F – ішкі үйкелес;

с – ілініс;

A ₁, A ₂ – бірінші және екінші тыңтіреулердің сырғанау бетінің аудандары.

Бұл теңдеу жүйесін шешіп, С мен жылжу көрсеткіштерін табуға болады;

6.5. Жыныс призмаларының құлауы мен жылжуы

(ВНИМИ әдісі)

Сынау мақсатына байланысты өлшемдері 50×50×70 см болатын жыныстар призмаларының құлауы мен жылжуын тік бағыттан немесе әр түрлі бұрышта қабаттасу беті бойынша жүргізуге болады. Сынама жүргізу үшін жынысты кесіп, ішіне жіңішке домкрат салады. Домкраттан қима бетіне өтетін Р қысымды мына формула бойынша анықтайды:

Дата добавления: 2015-08-31