МЕТОД ЗАРЯДЖЕНОГО ТІЛА

Сутність методу зарядженого тіла (методу заряду) полягає у тому, що один із полюсів джерел струму заземлюють безпосередньо у тіло, яке необхідно простежити, а інший - за межами досліджуваної площі, на відстані досить великій, щоб його впливом можна було знехтувати. Утворене електричне поле зарядженого тіла досліджують на денній поверхні тим чи іншим методом.

Для того, щоб можна було застосувати метод зарядженого тіла об’єкт повинен мати значно менший опір, ніж вмісні породи, а також бути розкрим хоча б одним гірничим виробітком.

Оскільки провідність зарядженого тіла значно більша, ніж у вмісних породах, то зниженням напруги всередині тіла можна знехтувати і вважати його еквіпотенціальним провідником, а тому поверхня поблизу нього повторить його форму, причому тим точніше, Оскільки провідність зарядженого тіла значно більша, ніж у вмісних порчим більшою буде різниця опорів між тілом і вмісними породами (рис. 2.19). З віддаленням від зарядженого тіла форма еквіпотенціальних поверхонь поступово втрачає тотожність з формою зарядженого тіла і починає передусім залежати від електричного опору вмісних порід. Зокрема, у випадку однорідного ізотропного вмісного середовища ця форма наближається до кругової, а у випадку однорідного анізотропного - до еліпсуватої. Звідси випливає, що за характером еквіпотенціальних ліній, одержаних на поверхні землі, можна отримати уявлення про форму зарядженого тіла.

Рис.2.19. Електричне поле навколо зарядженого добре провідного тіла: а – графік градієнта потенціалу над тілом; б – еквіпотенціальні в околицях зарядженого тіла; в – еквіпотенціальні лінії на денній поверхні.

Польові дослідження методом зарядженого тіла сьогодні здебільшого проводять такими двома способами:

· методом простежування еквіпотенціальних ліній над зарядженим тілом, який, передусім, використовують для розвідування тіл ізометричної форми;

· вимірюванням потенціалів і градієнтів потенціалів уздовж профілів, які проходять над зарядженим тілом (для розвідування витягнутих стрімкоспадних тіл жильного і пластового типів).

Установка для простежування еквіпотенціальних ліній над зарядженим тілом складається з лінії живлення і заземленнями та приймального (розшукового) кола, що містить у собі металеві електроди (щупи) та індикатор нуля.

Конструкція заземлення живильного кола, розміщеного безпосередньо в зарядженому тілі, залежить від умов, у яких розташована точка заряду. Ними можуть бути металеві електроди, повсть чи клоччя, просякнуті розчином мідного купоросу, “щітки” чи “ліхтарі”. Електрод В виносять у “нескінченість”, тобто на відстань, що у 10-15 разів перевищує лінійні розміри ділянки, в межах якої досліджують електричне поле.

Джерело струму - генератори з комплекту приладів ВПО-50 (ІКС-50) та ВПО-600 (ІКС-600). Еквіпотенціальні лінії доцільно простежувати за допомогою розшукового кола (приймальної лінії), яке складається із двох електродів та приладу-вимірювача з комплекту ВПО. Роблять це так. Задній щуп вимірювальної лінії встановлюють у початковому пункті ізолінії, а передній виносять вперед на довжину розшукового кола і переміщують його поперек гаданого напряму ізоліній, відшукують пункт, розташований на одній ізолінії із заднім щупом. Ознака цього - відсутність відхилення стрілки приладу, увімкнутого на вхідне вимірювання. На місці цього пункту ставлять кілочок, де зазначають номери ізоліній і пункту. Потім задній електрод переносять у знайдений пункт і операцію повторюють. На викривлених ділянках ізоліній крок спостережень згущують. Водночас на планшеті можуть працювати декілька приймальних ліній. Після закінчення знімання на карту (планшет) наносять розташування усіх кілків, які відображають розміщення на місцевості ізоліній.

Геологічне тлумачення карти еквіпотенціальних ліній над зарядженим тілом, зазвичай, обмежують якісною інтерпретацією, у процесі якої приблизно визначають розташування досліджуваного об’єкта та його форму. Оскільки на межі зарядженого тіла з вмісними породами напруженість поля збільшується, його межі на планах ізоліній картують за згущенням еквіпотенціальних ліній. Проте треба пам’ятати, що ця зона повинна бути дещо зміщена (в зовнішній бік) щодо контуру тіла і тим більше, чим глибше воно залягає. Крім того, оскільки біля пункту заряду еквіпотенціальні лінії набувають форму кола, яка практично не залежить від форми об’єкта, то використовувати цей район для інтерпретації недоцільно.

Схема градієнт-установки під час робіт за методом заряду містить у собі приймальну і живильну лінії та прилади для вимірювання сили струму і різниці потенціалів. Вимірювальним приладом може бути АЕ-72 (ЕСК-1) або потенціометр. Джерело живлення - батареї 69-ГРМЦ-6 або 29-ГРМЦ-13.

Профілі задають на відстані 20-40 м один від одного, а відстань між пікетами і довжину профілів підбирають так, щоб на графіках градієнтів потенціалів досить виразно виділялися екстремуми і крапки перетину графіків з віссю відстаней.

Довжину ліній живлення вибирають так само, як і у методі еквіпотенціальних ліній, а приймальної - підбирають дослідним шляхом.

За виміряними значеннями сили струму і різниці потенціалів з формули Δ U/Іr_MN (r_MN - відстань між пунктами спостереження) обчислюють середнє значення градієнта поля на кожному інтервалі і будують відповідні графіки. Припустима середня відносна похибка вимірювань - не більше ±5%.

Безпосередньо після виконання польових вимірювань будують графіки залежності градієнта потенціалу від розташування пункту вимірювання. Прямовисний масштаб вибирають з урахуванням інтенсивності вимірюваного поля і, зазвичай, його вибирають не однаковим для різних профілів, оскільки його значення зменшується з віддаленням профілю від пункту заряджання.

Камеральне опрацювання результатів польових спостережень передбачає: перевіряння і перерахування польових журналів, побудову графіків і мап графіків градієнтів потенціалу. Інколи по прямовисній осі замість значення Δ U/Іr_MN відкладають значення Δ UR/Іr_MN (R - відстань досліджуваного профілю від профілю, який проходить через пункт заряджування і компенсує зменшення градієнта потенціалу з віддаленням від пункту заряджання). Крім того, на карту графіків наносять розташування пункту заряджання і наявні геологічні матеріали.

Головне завдання, яке доводиться вирішувати під час інтерпретації результатів польових спостережень, полягає у визначенні проекції виходу зарядженого тіла під нанесення, що на графіках відображують зміною знака.

Тобто лінія, яка з’єднує на плані крапки переходу графіка через 0, є проекцією осі виходу зарядженого тіла під нанесення.

Азимут простягання зарядженого тіла збігається з великою віссю аномалій провідності, простежуваною за максимумом потенціалу або за крапкою переходу через нуль кривої градієнтів потенціалів, а азимут його падіння визначають за оберненим азимутом зміщення максимуму потенціалу щодо проекції точки заряду. Наближене значення кута падіння визначають за формулою

(2.6)

 

де h _з - глибина точки заряду; h - глибина залягання провідного тіла в пункті з максимальним значенням потенціалу, S - зміщення максимуму потенціалу щодо проекції точки заряду на денну поверхню

Позірна потужність тіла з деяким “запасом” дорівнює відстані між позитивним і негативним екстремумами кривої градієнтів потенціалу.

Окрім визначення розмірів та елементів залягання добре провідних об’єктів (різноманітних металевих предметів) метод зарядженого тіла з успіхом застосовують для визначення напряму і швидкості руху підземних вод. З цією метою в свердловину, що розкрила водоносійний горизонт, заливають насичений розчин кам’яної солі, після чого в неї опускають електрод живлення А, а заземлення В відносять від устя свердловини на відстань, яка у 20-50 разів перевищує глибину розташування електрода А. Вода, що рухається по водоносійному горизонту, зменшує її опір, унаслідок чого центр зони великої провідності зміщується в бік від осі свердловини. Швидкість руху потоку можна приблизно обчислити за зміщенням центра рівнопотенціальних ліній щодо початкової позиції (рис. 2.20)

Рис. 2.20. Визначення швидкості руху підземних ґрунтових вод за методом заряду: а - схема зміщення ізоліній; б - розміщення сольового ореолу; в - графіки залежності vп від t

 

 

Питання для перевірки знань.

1. Які поля вимірюють під час проведення електрометричних досліджень?

2. Залежно від розташування джерел збудження і прийому електророзвідувальні методи можна поділити на...

3. В залежності від геологічних (гідрогеологічних) задач, які вирішує електророзвідування ці роботи можна поділити на...

4. Принципові переваги електричних методів розвідування над тими, що використовують під час безпосередніх обстежень (геологічних) полягають у тому, що:

5. Які принципові недоліки електророзвідування порівняно з тими методами, які використовують результати безпосередніх спостережень?

6. Головні вимоги до геофізичних методів, що застосовують під час інженерно-геологічних та екологічних досліджень такі......

7. На яких етапах гідрогеологічних досліджень використовують геофізичні методи?

2.1.1

1. Якими буквами позначають електроди, через які пропускають електричний струм у землю?

2. Якими буквами позначають електроди, за допомогою яких вимірюють різницю потенціалів між пунктами дослідження?

3. Установка для проведення польових досліджень - це...

4. Значення ρ_n визначають за формулою...

5. Значення позірного опору залежить від...

6. Від чого залежить величина коефіцієнта установки і в яких одиницях його вимірюють?

7. Чим зумовлена велика кількість установок, які застосовують під час проведення електророзвідувальних робіт?

8. Залежно від взаємного розташування електродів схеми спостережень поділяють на...

9. Напишіть загальну формулу для визначення коефіцієнта установки.

2.1.2

1. Першим приладом, в якому використали компенсаційну схему, був...

2. Які позитивні особливості приладу ЕП-1?

3. Чому в умовах кам’янистих ґрунтів та мерзлих порід використовувати ЕП-1 практично неможливо?

4. Який прилад для проведення польових електровимірювань був застосований наприкінці 50-их років львівськими вченими К.Б.Карандєєвим та Л.Я Мізюком?

5. Назвіть марку модифікованого варіанта приладу ЕСК, який почали випускати у 1972 р.?

6. Яка відмінність комплекту апаратури низької частоти (АНЧ) від приладів, у яких використовували автокомпенсаційні схеми?

7. Яку назву мала подальша модифікація комплекту апаратури АНЧ?

8. Яка перевага апаратури марки ЕРА-625 над вимірювальними приладами, що випускали до неї?

2.1.3

1. Намалюйте схему симетричної градієнт установки.

2. Цифри між літерами, які позначають у якому порядку на місцевості розташовані електроди, вказують на...

3. Яка довжина установки А ₃₀ М ₁₀ N ₃₀ В?

4. Які методичні і технічні питання необхідно з’ясувати до початку робіт методом електропрофілювання?

5. Яку схему електропрофілювання найчастіше використовували до середини 60-их років?

6. Точку запису значень ρ_n під час використання симетричної градієнт установки відносять до...

7. Для вирішення яких геологічних задач найдоцільніше використовувати дипольну установку?

8. Точку запису значень ρ_n під час використання дипольної установки відносять до...

9. Розмір дипольної установки - це... і його позначають буквою...

10.Який суттєвий недолік має дипольна установка порівняно із симетричною?

11.Для якої установки вплив поверхневих неоднорідностей та екранні ефекти біля електродів живлення найменші?

12.Яка із перелічених установок (симетрична, дипольна, серединних градієнтів) має найбільшу виробність?

13.Кругове електропрофілювання - це...

14.З якою метою застосовують метод кругового електропрофілювання симетричною установкою?

15.З якою метою застосовують метод кругового електропрофілювання несиметричними (дипольними) установками?

16.Як вибирають оптимальні розміри установок?

17.За якими простими формулами можна приблизно оцінити глибину досліджень з установками:

а) симетричного профілювання?

б) дипольного профілювання?

18.Яке співвідношення для всіх не дипольних установок має бути між АВ і МN?

19.Як вибирають напрям системи профілів?

20.Які вимоги до густини мережі спостережень під час проведення робіт методом електропрофілювання?

21.Яке співвідношення між шириною аномалії ρ_n і глибиною об’єкта, наявністю якого вона зумовлена?

22.За якою формулою визначають точність досліджень у методі електропрофілювання?

23.Для встановлення якості виконаних досліджень, яка кількість точок спостереження має бути повторена?

24.Чим відрізняються повторні вимірювання від контрольних?

25.Середні відносні похибки повторних і контрольних вимірювань мають не перевищувати відповідно... і...

26.Геологічна інтерпретація матеріалів електропрофілювання передбачає такі три головні етапи:...

27.Під час опрацювання матеріалів електричного профілювання необхідно...

28.Як вибирають поземне і прямовисне мірила для побудови графіків?

29.Що характеризують побудовані графіки ρ_n?

30.Що таке кореляційні плани (карти) графіків ρ_n і яке їхнє призначення?

31.Як будують карти ізоом і яке їхнє призначення?

32.Як вибирають інтервали проведення ізоом?

33.Яким кольором розфарбовують плани ізоом?

34.Як будують полярні кругові діаграми ρ_n і на які питання вони можуть дати відповідь?

35.Вирішення яких питань передбачає якісна інтерпретація результатів електропрофілювання?

36.Як проводять ототожнення виокремлених типових аномалій ρ_n з конкретними геологічними об’єктами?

37.Чому подібні за характером зміни форми графіки ρ_n можна спостерігати над суттєво різними геологічними об’єктами?

38.Які засоби можна вживати для однозначнішщго визначення природи виокремлених аномалій?

39.Намалюйте декілька типів геологічних розрізів і графіки ρ_n симетричної установки над ними.

40.Яку кількісну характеристику об’єкта можна отримати на стадії якісної інтерпретації (без будь яких розрахунків)?

41.Як визначити довжину об’єкта, який простежують за допомогою електропрофілювання?

42.Як можна оцінити потужність об’єкта за допомогою дипольного електропрофілювання?

43.Як можна оцінити потужність об’єкта за допомогою симетричного електропрофілювання?

44.Як визначають розміщення тіла у просторі (азимут падіння) за результатами електропрофілювання? Назвіть декілька варіантів.

45.Як визначити, чим обумовлена причина зменшення амплітуди аномалії: збільшенням глибини залягання об’єкта чи поступовим його вклинюванням?

46.Чи використовують кількісні методи інтерпретації для тлумачення матеріалів електропрофілювання і чому?

47.З якою метою використовують електропрофілювання під час проведення:

· гідрогеологічного знімання?

· б) пошуків і розвідування родовищ солодких вод?

· в) досліджування родовищ мінеральних вод?

· г) гідромеліоративних та ґрунтово-меліоративних досліджень?

· д) археологічних розшукувань?

· е) інженерно-геологічних робіт?

· ж) робіт, які передують будівництву значних гідрогеологічних споруд?

· з) геокреологічних досліджень?

· і) пошуків і розвідувань родовищ корисних копалин?

· к) досліджень підземних комунікацій?

· л) карстологічних досліджень?

2.1.4.

1. Методи вертикальних електричних зондувань використовують для...

2. Яку установку найчастіше використовують для проведення робіт методом ВЕЗ?

3.За яких геологічних умов доцільне застосування ВЕЗ?

4. Як змінюють співвідношення А _n В _n / А _{n -1} В _n-1 під час проведення

робіт методом ВЕЗ?

5. Як змінюють відстань між електродами живлення під час проведення досліджень методом ВЕЗ?

6 Вертикальні зондування розташовують по..., або по...

7. Повторні вимірювання під час виконання вертикальних зондувань проводять...

8.Повторні вимірювання повинні відрізнятись від рядових не більше ніж.

9.Чим відрізняються контрольні вимірювання від повторних і на скільки їхні результати можуть відрізнятися від рядових?

10.За якою формулою визначають точність проведених польових

вимірювань?

11.Яку кількість ВЕЗ необхідно контролювати на кожній ділянці робіт?

12. Вирішення яких задач передбачає якісна інтерпретація матеріалів ВЕЗ?

13. В якому мірилі будують криві ВЕЗ?

14. Які форми кривих ВЕЗ ви знаєте?

15. Від чого залежить форма кривих ВЕЗ?

16. Намалюйте можливі криві ВЕЗ у випадку однієї межі поділу?

17. Назвіть можливі типи кривих ВЕЗ, у випадку двох меж поділу (трьохшаровий геологічний розріз).

18. Напишіть співвідношення опорів для кривих ВЕЗ типу:

а) Н і А; б) К і Q.

19. Назвіть типи кривих ВЕЗ у яких:

а) ρ₁ < ρ₂ > ρ₃ і ρ₁ > ρ₂ > ρ₃

б) ρ₁ > ρ₂ < ρ₃ і ρ₁ < ρ₂ < ρ₃

20.Намалюйте криві ВЕЗ типу:

а) А і К;б) Н і Q.

21. Намалюйте зазначені криві ВЕЗ і визначте кількість шарів у розрізі, над якими вони зафіксовані.

а) АААА; б) НКНКН; в) КККК;

22.Які геологічні задачі можна вирішити за допомогою карти типів кривих ВЕЗ

23. Карти однакових значень ρ _n ^max (або ρ _n ^min ) будують з метою...

24. З якою метою будують карти однакових значень абсцис екстремальних крапокпок?

25. В якому мірилі будують вертикальні електричні розрізи?

26. З якою метою будують вертикальні геоелектричні розрізи?

27. Як проводять кількісну інтерпретацію кривих ВЕЗ?

28. Яка точність результатів кількісної інтерпретації кривих ВЕЗ?

29. Перерахуйте задачі, які можна вирішити методом ВЕЗ під час проведення:

· інженерно-геологічних досліджень;

· геокрілогічних досліджень;

· гідромеліоративних та ґрунтово-меліоративних досліджень;

· інженерно-геологічних робіт;

· робіт, які передують будівництву значних інженерно-геологічних спо руд, зокрема, атомних електростанцій;

· карстолоогічних досліджень;

· визначення зсувонебезпечних ділянок.

2.1.5

1. Для застосування методу зарядженого тіла необхідно, щоб...

2. Які схеми спостережень застосовують під час проведення робіт за методом зарядженого тіла?

3. З чого складається установка для простежування еквіпотенціальних лінії під час проведення робіт за методом зарядженого тіла?

4. Намалюйте схему градієнт-установки для проведення робіт за методом заряду.

5. Перерахуйте прилади, які використовують під час робіт за методом зарядженого тіла

6. Яку сітку спостережень, зазвичай, використовують для досліджень за методом зарядженого тіла?

7. Який параметр вимірюють під час досліджень за методом зарядженого тіла?

8. Яка величина середньої відносної похибки припустима під час досліджень за методом зарядженого тіла?

9.Результати досліджень, виконані методом зарядженого тіла, подають у вигляді...

10. Які геологічні (екологічні) завдання вирішують методом зарядженого тіла?

Поиск по сайту: