Способ определения физических свойств мерзлых горных пород Советский патент 1984 года по МПК G01N27/72 

11

Изобр€ тение относится к измерительной технике и геофизике и может быть использопано при решении задач мерзлотоведения, инженерной геологии гидрогеологии, поисков и разведки месторождений-полезных ископаемых.

Известен способ определения физических свойств мерзлых горных пород для анализа полевых геофизических данных, основанньм на измерениях физических характеристик образцов горных пород в холодильных камерах при фиксированных отрицательных температурах в процессе медленного охлаждения пород.

Измерения отрицательных температур производят в изотермических условиях в центре исследуемых образцов и получают данные о физических свойствах образцов мерзлых горных пород при различных температурах. Затем эти данные сопоставляют с результатами полевых геофизических измерений проведенных в пунктах наблюдения на поверхности земли в районах распространения мерзлых горных пород, и судят о конфигурации мерзлого массива и распределении температурного поля в нем С1 .

Однако существующий способ применим, да и то в грубом приближении, только для анализа полевых геофизических данных, полученных от средней части толщи мерзлых образований и на больших расстояниях от границ мермерзлых пород с талыми.

Наиболее близким к изобретению является способ определения физических свойств мерзлых горных пород, включаю1ций отбор проб и непосредственное измерение их физических свойств и температуры окружающей среды в процессе охлаждения пробы со скоростью 4° С/мин в холодильной камере С2.

Однако результаты определения физических свойств имеют низкую достоверность, поскольку не характеризуют поведение пород в пограничны областях, представляющих наибольший интерес. Ошибка -при интерпретации результатов известного способа достигает 80-100%.

Цель изобретения - повышение достоверности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения физических свойств мерзлых поро

72 включающему отбор пробы, ее охлаждение и одновременное измерение температуры и физических свойств пробы, в нем предварительно производят термический каротаж скважины, снятие термограммы и определение по ней максимальной и минимальной температур исследуемой породы, пробу охлаждают до минимальной температуры исследуемой породы, а затем помещают ее в среду с температурой, соответствующей максимальной температуре исследуемой среды, и производят одновременное измерение физических свойств и температуры центра пробы.

Предлагаемый способ основан на том, что постоянная времени измерительных приборов и термометров много меньше таковой для образцов горных пород, площадь поверхности которых выбирается не менее 25 см.

На фиг. 1 приведены примеры зависимости магнитной восприимчивости (аа) суглинка древянистого от температуры образца (i), полученные известным (кривая 1) и предлагаемым способами (кривая 2). га фиг. 2 результаты полевых измерений вертикальной составляющей маг}итного поляд на одном из инженерных объектов в районе развития многолетнемерзлых пород.

Максимальные значения показывают интервалы талых пород, а минимальные - мерзлых.

Способ осуществляется следующим образом.

По результатам термического каротажа скважин в исследуемом районе определяют максимальную и минимальную температуры. Предварительно заморозив пробу до минимальной температуры, помещают ее в среду с аксимальной температурой, после его производят одновременное измерение физических свойств пробы (наример, магнитной восприимчивости) температуры центра пробы.

Например, исходя из прямой проорциональности д И, на основе змерений Эе в лабораторных условиях редлагаемым способом были правильно оконтурены по системе профилей наблюдения мерзлые массивы пород определены распределения темпераурных полей в них. Полученные результаты были использованы проектировщиками при проектировании круп311

ных инженерных сооружений в мсспсдованной области.

Такие же хорошие результаты получены при полепьгх данных на основе изученных диффузионноадсорбционных Потенциалов, удельного электрического сопротивления и других физических характеристик мерзлых горных пород.

Использованг е предлагаемого способа определения физических свойств мерзлых горных пород позволит повысить точность и эффективность опре42

14)374

деления конфигурации мерзлого массТ ва и распределения температурного поля в нем при решении задач мерзлотоведения, инженерной геологии, гид5 рогеологии, поисков и разведки месторождений полезньпс ископаемых. Это приведет к соответствующему сокращению дорогостоящих буровых и других видов специапьных работ и 10 повысит геологическую эффективность применения геофизических методов разведки в условиях развития мерзлых горных пород.

1м

И8

50

//// /.

У

Грунт cytjiumiemttu

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕР.ЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий отбор пробы и охлаждение и одновременное измерение температуры и физических свойств пробы, отличающийся тем, что, с целью повьшения достоверности способа, в нем предварительно производят термический каротаж скважины, снятие термограммы и опредсшение по ней максимальной и минимальной температур исследуемой породы, пробу охлаждают до минимальной температуры исследуемой породы, а затем помещают ее в среду с температурой, соответствующей максимальной температуре исследуемой породы, и производят одновременное измерение физических свойств и температуры центра пробы.