Способ определения влажности Советский патент 1993 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к геофизическим методам разведки земных недр, в частности к электроразведке постоянным током.

Целью изобретения - повышение точности, достоверности- и портативности наземного способа определения влажности горных пород и местоположения влагонасы- щенных пород в зоне аэрации.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу включающему измерения электрического сопротивления и поляризуемости горной породы и определения влажности с учетом корреляционной связи измеренных величин с естественной влажностью, определенной весовым способом, предварительно для каждого типа горной породы при искусственном изменении ее влажности проводят трехазимутальные измерения ее электрического сопротивления и поляризуемости и находят корреляционную связь угла между тензорами электрического сопротивления и поляримзуемосЧи с влажностью, а при определении влажности горной породы в разрезе зоны аэрации в местах наблюдений также проводят трех00

о о GJ

Os

ю

ы

азимутальные измерения, определяют тип горной породы и угол между тензорами электрического сопротивления и поляризуемости, по которому с учетом найденной ранее корреляционной связи судят о влаж- ности.

Изобретение относится к электрораз- ведке постоянным током и предназначено для изучения динамики влажности горных пород в зоне аэрации и для прямых поисков первого от поверхности водоносного горизонта - грунтовых вод при гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях.

На фиг.1 показана метрологическая кас- сета мм, сделанная из оргстекла, в сборе, где приемные неполяризующие электроды 1 (их двенадцать штук) попарно расположены через 60° по образующей поверхности цилиндра корпуса кассеты 2, в которую снизу и сверху последовательно вставляются фильтрационныефланцы 3, ин- фильтрационные камеры 4 со штуцерами 5 гдля напуска влаги, токовыми электродами 6 и двумя парами электродов 7 для индикации начала инфильтрации влаги из нижней ин- фильтрационной камеры в образец и конца его полного влагонасыщения. Все это крепится между собой в единую метрологическую кассету мм верхней и нижней обоймами крепления 8.

На фиг.2 показана схема определения угла у направления большой оси 9, эллипса 10 электрической анизотропии или анизотропии поляризуемости, однополюсной трехлучевой установкой с одной питающей линии АВ 11 относительно (полюса) А и направления а, тремя косами приемных электродов 12, где другой питающий электрод В отнесен на расстояние AM.

На фиг.З показана номограмма графика (W%) 13, зависимости изменения угловой связи происходящего в образце супеси от искусственного изменения ее объемной влажности W%, где знаком (+) 4 нанесены результаты полевых наблюдений, полярными электрическими зондированиями, влажности этой супеси на местности в условиях ее естественного залегания.

На фиг.4 показаны результаты полярных электрических зондирований по трем направлениям у скважины № 18, представленные в виде кривых Ак-15, кривых Рк 16. и соответствующих им обработанных кривых у 17 и уц 18 у геолого-литологического разреза скважины 19. где ап , о , «пз . 2п4 . 2ns и г/пб полученные в результате обработки, есть главные направления больших осей эллипсов электрической анизотропии соответствующих слоев разреза щ.П2,пз,П4,П5,пб.

На фиг.5 показана схема попарной графической интерпретации вычисленных кривых РК по направлениям /a(.2...) путем получения их точки пересечения, где кривые /Эк 20 и.21, вычисленные по направлениям и , дают пересечение в точке ,5 м: кривые/Эк 21 и 22, вычисленные по направлениям и , дают пересечение в точке ,85 м; кривые рк-22 и 23 вычисленные по направлениям , и ОА 68°, дают пересечение в точке ,35 м; кривые/Ок-23 и 24 вычисленные по направлениям и , дают пересечение в точке ,88 м; кривые рк 24 и 24 вычисленные по направлениям и , дают пересечение в точке ,88 м, Здесь же для сравнения в том же масштабе с модулем 6,25 дан разрез 19 по скважине №18.

На фиг.6 показаны результаты наблюдений за динамикой влажности в зоне аэрации за 29.06.89-03.07.89г и за 03.07.89-11.07.89 г., которые представлены эпюрой влажности W% 26, построенной по данным дискретных наблюдений нейтронным влагомером по разрезу скважины 19. Рядом помещены эпюры угловой связи ш° 27, построенные по данным полярных электрических зондирований. Как видим, связь их обратная.

Дешифрированные значения гу° для супеси, в значение ее объемной влажности W%, полученные в результате полевых наблюдений на местности за июнь-июль месяцы под номером 4, нанесены для сравнения с лабораторными результатами 13 на фиг.З.

Способ реализуется путем выполнения на участке работ в точках наблюдения трех- азимутальное зондирования (полярного электрического зондирования) методом ВЭЗ ВП геологического разреза зоны аэрации однополюсной трехлучевой установкой AMN В (агаг-ссз).

По значениям кажущегося электрического сопротивле ния /Эк и поляризуемости Ак, измеренным в трех направлениях для каждого разноса АО или АВ/2 по формуле

о

arctg . р , где А.В.С. находятся из

системы уравнений вида: Acos2y +Bcosy sin y+Csin2 , где R принимает соответственно значения /Ок и Ак, вычисляют углы направлений больших осей эллипсов электрической анизотропии ур и анизотропии .поляризуемости у« в полярной системе координат измерительной установки, положив .

По кривой (AO или АВ/2) или по кривой у« F (АО или-АВ/2), согласно методике интерпретации изложенной в авторском свидетельстве № 1626904. судят о геологическом разрезе.

Далее по формуле й ° /ур/-/уи/ находят искомое значение угла заключенного между направлениями тензоров кажущегося электрического сопротивления и кажущейся поляризуемости и строят кривую

зависимости F(AO или АВ/2) , (зеркальный прототип эпюры влажности) по

которой с учетом зависимости of I ур I - I Уг I -F (W % ), полученной в лаборатории путем трехазимутальных измерений в метрологической кассете с 120мм удельного электрического сопротивления р и поляризуемости Ак монолитов горных пород, взятых из опорных точек геологического разреза, при искусственном изменении их влажности, судят о влажности горных пород разреза в данной точке наблюдения.

Формула изобретения Способ определения влажности горных пород в зоне аэрации, включающий измерения электрического сопротивления и поля- 5 ризуемости горной породы и определение влажности с учетом корреляционной связи измеренных величин с естественной влажностью образца, определенной весовым способом, отличающийся тем, что, с

10 целью повышения точности измерений и снижения трудоемкости определения, предварительно для каждого типа горной породы при искусственном изменении ее влажности про- водят трехазимутальные измерения ее элект- 15 рического сопротивления и поляризуемости и находят корреляционную связь угла между тензорами электрического сопротивления и поляризуемости с влажностью, а при определении влажности горной породы в разрезе

20 зоны аэрации в местах наблюдений также проводяттрехэзимутальные измерения, определяют тип горной породы и угол между тензорами электрического сопротивления и поляризуемости, по которому с учетом най-

25 денной ранее корреляционной связи судят о влажности.

г

(О г

а и i is

W/.

Использование: аналитическое приборостроение. Сущность изобретения: способ основан на проведении вертикальных электрических зондирований методом у опорных выработок, в которых отбирают для лабораторных исследований монолиты горных пород. Зондирование в поле на местности и лабораторные измерения проводят по трем направлениям. При этом определяют поляризуемость и удельное электрическое сопротивление горной породы при поэтап-. ном искусственном изменении влажности монолитов. По данным исследований определяют углы направлений больших осей эллипсов электрической анизотропии и анизотропии поляризуемости, а также их разность и ее зависимость от искусственного изменения объемной влажности монолитов. По этим значениям определяют положение в разрезе зоны влагонасыщен- ных пород и с помощью графической обработки данных исследований - влажность горных пород в этой части разреза. 6 ил. (Л с

.«ьг.5

eZ,

S

- 2