Геофизические работы

Геофизические исследования при инженерно-геологических изысканиях выполняются на всех стадиях (этапах) их ведения, как правило, в сочетании с другими видами инженерно-геологических работ с целью:

· определения состава, мощности, льдистости рыхлых четвертичных (и более древних) отложений;

· выявления литологического строения массива горных пород, тектонических нарушений и зон повышенной трещиноватости и льдистости;

· определения глубины залегания поверхности и подошвы массивов многолетнемерзлых грунтов;

· определения состава, состояния и свойств мерзлых грунтов в массиве, их изменений (во времени и пространстве);

· определения в таликах глубин залегания подземных вод, гидрогеологических параметров грунтов, слагающих водоносные талики;

· выявления и изучения криогенных процессов и их динамики;

· проведения мониторинга опасных криогенных процессов;

· сейсмического микрорайонирования территории;

· определение коррозионной активности грунтов и интенсивности блуждающих токов.

Выбор методов геофизических исследований (основных и вспомогательных) и их комплексирование следует проводить в зависимости от решаемых задач и конкретных инженерно-геокриологических условий.

Для обеспечения достоверности и точности интерпретации результатов геофизических исследований проводятся параметрические измерения на опорных (ключевых) участках, на которых осуществляется изучение геологической среды с использованием комплекса других видов работ (бурения скважин, проходки шурфов с определением характеристик мерзлых грунтов в полевых и лабораторных условиях).

Из различных видов геофизических работ наибольшее распространение получили электроразведка постоянным током, малоглубинная сейсморазведка и различные скважинные исследования.

Электроразведка

Для определения инженерно-геологических характеристик мерзлых пород наиболее широко применяется электроразведка на постоянном токе (ВЭЗ) и электрическое профилирование (ЭП). При вертикальном электрическом зондировании наиболее часто применяется обычный метод, при котором питающие и измерительные электроды находятся в одной плоскости. Реже применяются крестовые или, особенно, круговое электрическое зондирование, которые отличаются повышенной трудоемкостью выполнения.

При помощи ВЭЗ определяются вертикальное строение и мощность вечномерзлых грунтов; литологические особенности грунтов; положение в разрезе наиболее льдонасыщенных зон.

Наилучшие результаты при интерпретации ВЭЗ достигаются в тех случаях, когда оно ведется с использованием параметрических значений удельного электрического сопротивления (УЭС), полученных при каротажных работах в опорной скважине.

Вертикальное электрическое зондирование выполняется с разницами между питающими электродами, в 3-10 раз (в зависимости от состава и свойств грунтов) превышающими глубинность исследований. В некоторых случаях используют установки по схеме ВЭЗ с малыми разносами между питающими электродами (микроВЭЗ), при помощи которых определяют ориентировочную глубину оттаивания грунтов и мощность вечномерзлых грунтов (до определенных пределов). Мерзлое состояние грунта устанавливается здесь по резко повышенным значениям УЭС.

Электропрофилирование применяется для определения границ участков талых и вечномерзлых грунтов, а также для выявления скопления подземных льдов. При помощи электропрофилирования может также прослеживаться по глубине положение границы между талыми и мерзлыми грунтами. Параметры схемы ЭП выбираются на основе материалов, полученных при ВЭЗ в данных конкретных условиях, и с учетом задач, для решения которых ставится электропрофилирование. Обычно шаг ЭП ставится 10-20 м.

Измеряемыми параметрами в электроразведке являются разность потенциалов ΔV на приемных электродах и ток I в питающей цепи. По ним рассчитывается параметр , зависящей как от УЭС горной породы, так и от граничных условий (т.е. геометрии измерительной установки, учитываемой коэффициентом К, и конфигурации границ среды).

Электрический каротаж скважин выполняется по методу КС двумя типами зондов: градиент- и потенциал-зондами.

С помощью электрического каротажа скважин могут быть решены следующие задачи:

· уточнение границ в массиве между грунтами различного состава;

· выделение слоев грунтов с различной криогенной текстурой;

· обнаружение мощных прослоев льда или интервалов с повышенной льдистостью;

· определение общей льдистости грунтов за счет ледяных включений.

Специфика электрического каротажа мерзлых пород заключается в том, что все измерения могут быть проведены только в сухих необсаженных скважинах. Электрокаротаж осуществляется зондами со щеточными электродами, смонтированными на штанге из изолятора.