Инженерно-изыскательные работы для строительства в Москве и М.О.

Почтовый адрес:
г. Москва, 1-й Кирпичный пер., д. 2
suchkov@clorc.ru

MODX Revolution

+7 916 9260677
+7 926 2625859

Геофизические изыскания ул. Авиаконструктора Миля, д. 18, корп. 2

Специалисты инженерно-изыскательной компании ООО “Центральная лаборатория радиационного контроля”  провели инженерно-геофизических изыскания: сейсмоакустический каротаж скважин на  объекте: «Пристройка на 125 мест к школе № 1935, по адресу: г. Москва, ЮВАО, ул. Авиаконструктора Миля, д. 18, корп. 2»

Общей задачей геофизических исследований было определение скоростей распространения сейсмических волн и упругих свойств пород, находящихся в непосредственной близости к скважинам.
При обработке и интерпретации данных геофизических исследований использовались геологические колонки скважин для привязки количественных характеристик разреза, полученных по данным геофизики к количественным характеристикам разреза, полученным инженерно-геологическими методами.
Опыт применения геофизики при инженерно-геологических изысканиях в целях строительства, в том числе в Москве, имеет давнюю историю и, в целом, положительный.

 

 

Подробно техника и методика проведения каротажа (вертикального сейсмического профилирования) изложена в [Гальперин, 1982; Электроискровой источник для целей наземной сейсморазведки,1989, Применение…, 1992].
Суть метода заключается в регистрации колебаний, возбуждаемых в скважине электроискровым источником – источником импульсного давления типа центра расширения. В заполняющей скважину жидкости (техническая вода или буровой раствор) на токоведущей магистрали располагается контейнер с электролитом, внутри которого расположены разрядные электроды. На эти электроды с поверхности от накопительной установки с блоком управления и синхронизации подается импульс электрического напряжения, вызывающий коронный разряд внутри контейнера, где резко возрастает давление, передающееся через гибкие стенки и скважинную жидкость в околоскважинное пространство. Прием колебаний осуществляется пъезодатчиком давления также в скважине. При этом сейсмические волны, распространяясь от источника к приемникам, несут информацию о свойствах грунтов в околоскважинном пространстве массива.

Рис. 1. Фрагмент сейсмограммы, полученной в скважине 5 с шагом в 10 см по вертикали, при расположении источника в забое скважины.
1-    вступления продольной волны; 2- вступления поперечной волны;
3-область аномально высокого уровня шума вследствие перетока воды в нижележащие горизонты по кровле карбонатов.

Наблюдения с использованием импульсов давления позволяет отказаться от прижима к стенке скважины, что позволяет работать на относительно высоких частотах и использовать различные методики наблюдений, располагая источник и приемник произвольно в стволе скважины. Кроме того, свободное перемещение в стволе скважины позволяет проводить весьма детальные наблюдения, например, с шагом  порядка 10 см.
Полученный аналоговый сигнал цифруется и записывается. Частота дискретизации 50 микросекунд, динамический диапазон аппаратуры 120 db., шум, приведенный ко входу 2 микровольта.

Пример сейсмограммы, полученной в скважине 5 при размещении источника на глубине 49 м и перемещающемся приемнике представлен на рисунке 1.

Обработка данных каротажа.
Определение скоростей.
Скорости продольных и поперечных волн в скважинах были определены начиная с глубины 38 метров; до этой глубины на сейсмоакустических записях наблюдается аномально высокий уровень шума вследствие перетока воды в нижележащие горизонты по кровле карбонатов: по данным бурения (см.разрез по скв.4) слой известняков (ИГЭ 3) в кровле разрушен до состояния доломитовой муки.

 

Определение пластовых скоростей продольных (Р) и поперечных (S) волн по данным сейсмоакустических исследований осуществлялось в несколько этапов.
Первый этап заключался в прослеживании на сейсмограммах первых и последующих вступлений продольных и поперечных волн, а также в построении по снятым с сейсмограмм временам вертикальных годографов.

Далее годографы была продифференцированы с целью получения интервальных скоростей.
На третьем этапе пластовые скорости в соответствующих слоях пород разреза определялись путём осреднения интервальных скоростей в пределах квазиоднородных слоев, выделенных по литологическим колонкам скважин.
Примеры годографов продольных  и поперечных волн приведены на рис. 2.

ис. 2. Фрагмент сейсмограммы, полученной в скважине 5 с шагом в 10 см по вертикали, при расположении источника в забое скважины. Красным показан годограф продольной волны, синим – поперечной волны.

Расчет динамических модулей.
Разрез представлен преимущественно известняками, поэтому плотность пород для всего разреза была принята постоянной и равной 2100кг/м3. Это значение взято в качестве осреднённого значения по множественным измерениям разных авторов.

Результаты сейсмоакустического каротажа
Результаты определения скоростей продольных и поперечных волн приведены на рис. 3 – 8. Сначала значения скоростей, упругие и прочностные характеристики рассчитывались для интервалов в 1 м, что соответствует разрешающей способности метода. Далее в соответствии с данными бурения разрез был поделен на 2 части (для скважины 6 – на 3), соответствующие ИГЭ 3 и ИГЭ 1 (для скважины 6 — ИГЭ 3, менее прочная часть ИГЭ 1 и более прочная часть ИГЭ 1). Результаты расчетов на ЭВМ модуля Юнга (E Юнга), динамического коэффициента Пуассона (σ), модуля деформации (Едеф), модуля сдвига (G) и предела прочности на сжатие (Rc), полученныепо результатам каротажа в скважинах 5, 6, и 7 в обобщенном виде приведены в таблицах 1 — 4.

При сопоставлении лабораторных измерений с полевыми необходимо учитывать масштабный эффект: линейные размеры образцов (около 20 см) в несколько раз меньше разрешающей способности сейсмоакустики, т.е. результаты лабораторных измерений представляют собой довольно редкую статистическую выборку, в то время как полученные при каротаже значения носят интегральный характер, по крайней мере для объёмов в первые кубометры, что соответствует длинам, образуемых в данном случае волн.
По данным бурения все рассматриваемые отложения обводнены, известняки выветренные.

Средне-верхнекаменноугольные карбонатные породы вскрываются под юрскими породами, покрытыми четвертичными отложениями в пределах древних погребенных долин, на глубине от 20 до 50 м. Наибольшую протяженность они имеют в пределах прадолин рек Москвы и Яузы. Глубокие размывы установлены в верховьях Яузы, в бассейне р.Лихоборки.

 

 

Верхнекаменноугольные карбонатно-глинистые породы представлены чередованием известняков, мергелей, глин и доломитов. Известняки органогенные, глинистые, мергелистые. Местами окремненные, пористые, кавернозные, сильнотрещиноватые, закарстованные, местами разрушенные до щебня, с прослоями доломитовой муки. Известняки и доломиты карбона в ненарушенном состоянии обладают высокой прочностью — в среднем от 20—34 МПа у известняков и до 40—50 МПа у доломитов. С уменьшением зернистости пород прочность возрастает: от 12 МПа у крупнозернистых известняков до 37 МПа у микрозернистых разностей. Наиболее характерные значения модуля упругости известняков — 3×104 МПа, для доломитов преобладают значения 4X104 МПа.

По всему разрезу карбонатных пород и во всех литологических разностях встречаются зоны дробления. В верхнекаменноугольных породах они представлены обломками щебня, дресвы и доломитовой мукой. Мощность их в среднем в породах верхнего карбона составляет 20—50 см, а в среднем карбоне — от первых сантиметров до 4—5 м. В большей части они приурочены к породам мячковского горизонта и связаны с зонами повышенной трещиноватости [Медведев О.П., Осипов В.И., 1997].

В приведенном выше источнике прочностные характеристики каменноугольных карбонатов представляют собой результат осреднения многочисленных лабораторных работ по измерению на керне. В сравнении осреднённых лабораторных измерений и результатов сейсмоакустических измерений в соответствии с указанным выше масштабным эффектам может дать оценку трещиноватости массива. Для выделенных ИГЭ по скважинам 5,6, 7 эта оценка изложена ниже.

По результатам сейсмоакустических исследований в скважинах 5 и 7 предел прочности на сжатие ИГЭ 3 меняется в пределах 4-6МПа, предел прочности на сжатие ИГЭ 1 (менее прочная часть 44-48м) меняется в пределах 7-8МПа. По результатам сейсмоакустических исследований в скважине 6 предел прочности на сжатие ИГЭ 3 равен 12МПа, предел прочности на сжатие ИГЭ 1 — менее прочная часть, 44-48м — равен 13МПа, более прочной части (40 – 55м)  — 19МПа.

Видно, что в нижней части ИГЭ 1 (ниже 48м) предел прочности на сжатие по сейсмоакустическим данным почти равен крайнему значению Rc по данным керна, тогда как предел прочности ИГЭ 3 по сейсмоакустическим данным, особенно в скважинах 5 и 7 сильно отличается в меньшую сторону. Исходя из этого можно сделать вывод о высокой трещиноватости известняков ИГЭ 3, особенно в окрестности скважин 5 и 7.

Таким образом, скважинные сейсмоакустические исследования позволили получить представление об основных показателях прочностных и деформационных свойств исследуемых инженерно-геологических элементов.

Выполнен намеченный объем работ и получен кондиционный материал, позволяющий решать поставленные задачи. Получены скорости распространения упругих продольных и поперечных волн, а также физико-механические свойства пород в околоскважинном пространстве.

Использование рассмотренного выше аппаратно-программного комплекса скважинных сейсмических наблюдений позволило провести восстановление распределения скоростей продольных волн в околоскважинном пространстве с высокой достоверностью, устойчивостью и точностью.

По литературным данным [Рекомендации…, 2002] район работ относится к малоопасной области по карстовой опасности и опасной по карстово-суффозионной опасности. Результаты сейсмоакустических исследований показали, что по значениям деформационно-прочностных характеристик и большой изменчивости этих характеристик в плане площадку исследований следует отнести к опасной в смысле карстовых и карстово-суфозионных процессов зоне. По видимому, скважины 6 и 4 находятся в останце наиболее сохранных пород.

Полученные результаты хорошо согласуются с независимыми геологическими представлениями о строении изучаемых разрезов.
Результаты обобщения материалов позволят уточнить оценки физико-механических свойств грунтов по глубине разреза и оценить изменчивость этих свойств по простиранию в пределах исследуемой площадки.

Форма онлайн заказа:

Через данную форму Вы можете отправить онлайн заказ или же заказать обратный звонок.

Ваша почта:

Ваш Телефон:

Ваше Имя и Сообщение: