Общие требования к электропрофилированию в условиях неоднородных сред
Методы электропрофилирования применяются при геологическом картировании площадей, перекрытых поверхностными образованиями, при поисках и разведках месторождений полезных ископаемых, отличающихся по значениям сопротивления от вмещающих пород, при гидрогеологических и инженерно-геологических изысканиях и др.
Эффективное решение поставленных задач зависит от правильного выбора вида и размеров установки, густоты сети наблюдений, достоверности и точности полевых измерений, интерпретаций полученных материалов и др. В связи с этим при производстве электропрофилирования необходимо иметь четкое представление о влиянии каждого из перечисленных факторов на результаты работ. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен ниже. Здесь отметим, что существующие способы интерпретации данных электропрофилирования, как в целом и других методов разведочной геофизики, в зависимости от конкретных условий приводят к разной степени однозначности решения поставленных задач. При интерпретации графиков и карт графиков электропрофилирования следует руководствоваться наиболее вероятной гипотезой о причинах, обусловивших наблюдаемые изменения значений ρк. Такие гипотезы строятся на основании данных наиболее точного и подробного изучения электрических свойств пород и руд, принимающих участие в геологическом строений исследуемой площади, четкого представления о характере кривых, получаемых теоретическим путем или на основании лабораторных исследований над изучаемым разрезом, а также учета геологических, геофизических и других материалов по данной площади или по аналогичным районам. Знание этих сведений, а также сопоставление полевых графиков с кривыми, полученными данным методом электропрофилирования над типичными разрезами близкими к геологическим условиям изучаемой площади, существенно облегчают задачи интерпретации, повышают степень ее однозначности.
|
|
7.8 Кривые ρк электропрофилирования над плоским вертикальным контактом
При наличии плоского вертикального контакта двух сред с сопротивлениями ρ1 и ρ2 точечный источник тока, расположенный в точке А на дневной поверхности среды с сопротивлением ρ1, создает в любой точке М дневной поверхности этой среды (рис. 7.2, а) потенциал электрического поля:
(7.4)
где I - сила тока, стекающего в землю с точечного источника А; r - расстояние от точки А до точки M (наблюдения); r' - расстояние от точки А' (находящейся в среде ρ2 в точке зеркального изображения А) до точки М;
Рисунок 7.2 - Расположение установки для измерения электрического поля точечного источника тока А в зоне контакта пород различного сопротивления. а - установка дли измерения Потенциала; б - установка для измерения напряженности поля. |
|
|
Согласно принятому порядку индексов 1 и 2 следует понимать, что К вычислен для случая, когда точечный источник располагается в среде с индексом 1 (ρ1).
Потенциал электрического поля в любой точке М дневной поверхности среды с удельным сопротивлением ρ2 от точечного источника тока, расположенного в первой среде (рис. 7.2, а), выражается формулой:
(7.5)
где r - расстояние от источника тока до точки наблюдения.
План изолиний потенциала электрического поля точечного источники тока, расположенного в одной из сред с различным соотношением сопротивлений ρ1 и ρ2 и разделенных плоским вертикальным контактом, приведен на рисунке 7.3.
Рисунок 7.3 - Изолинии потенциала точечного источника тока при наличии плоского вертикального контакта двух сред. |
Как видно из рисунка 7.3, изолинии потенциала в случаях, когда ρ1 ≠ ρ2 отличаются от концентрических окружностей. Характерно, что при ρ1 << ρ2 изолинии потенциала на участке между источником тока и контактом со средой, высокого сопротивления имеют несколько разреженный вид по сравнению с их распределением для случая однородной среды, так как плотность тока в направлении от источника тока в сторону контакта с породой высокого сопротивления (рис. 7.3, а, б, в) будет меньше, чем в случае симметричного растекания тока в однородной среде. В случаях, когда ρ1 > ρ2, на участке между источником тока и контактом наблюдается сгущение изолиний потенциала (рис. 7.3, г, д, е), что объясняется увеличением плотности тока в направлении среды низкого сопротивления по сравнению с другими направлениями. Наибольшее сгущение изолиний потенциала наблюдается в случае, когда сопротивление второй среды равно нулю (рис. 7.3, г).
|
|
Напряженность электрического поля точечного источника тока при наличии плоского вертикального контакта двух сред может быть получена по формулам (7.4) и (7.5). Пусть источник тока находится на дневной поверхности среды ρ1 на расстоянии d от контакта, начало координат совпадает с источником тока, ось х направлена в сторону контакта (рис. 7.2, б), тогда напряженность поля в некоторой точке на оси х между двумя близко расположенными электродами М и N при замене r на х,а r' на 2d - х выразится:
|
|
(7.6)
Первая формула характеризует электрическое поле в среде, где расположен точечный источник, а вторая - электрическое поле того же источника по другую сторону контакта.
Последние формулы дают возможность определить кажущееся сопротивление при наличии контакта двух сред с установкой, имеющей неподвижный источник тока при различном расположении приемных электродов М и N на оси х:
(7.7)
где ρк1, - кажущееся сопротивление, получаемое в среде с удельным сопротивлением ρ1, в которой расположен точечный источник; ρк2, - кажущееся сопротивление над средой ρ2 (по другую сторону контакта); d - раcстояние от токового электрода до контакта.
Коэффициенты, стоящие около ρ1 и ρ2 в правых частях формул (7.7), согласно уравнению указывают на величину отношения наблюдаемой в данной точке плотности тока ктой плотности токи, которая имела бы место в той же точке, но при симметричном его растекании и при той же силе тока в линии питания. Это отношений имеет в практике электропрофилирования очень существенное значение. Назовем его приведенной плотностью тока.
Кривые кажущихся сопротивлений, рассчитанные по формулам (7.7) для различных положительных значений К12, когда ρ1 < ρ2 приведены на рис. 7.4, а. Рассмотрим изменение кажущегося сопротивления для случая К12 = 0,6 при ρ2 = 4ρ1. В тех случаях, когда приемные электроды М и N находятся вблизи источника тока, т.е. на расстоянии, в несколько раз меньшем, чем расстояние от источника тока до контакта наблюдаемое кажущееся сопротивление примерно равно сопротивлению среды ρ1. Растекание тока в пределах рассматриваемой установки будет примерно таким же, как и в случае однородной среды - симметричном. По мере приближения приемных электродов к контакту кажущееся сопротивление убывает, так как убывает относительная плотность тока. Непосредственно у контакта в среде с удельным сопротивлением р! при К12 = 0,6 кажущееся сопротивление составляет ОДр!, и, следовательно, приведенная плотность тока здесь равна 0,4. Непосредственно на контакте кажущееся сопротивление меняется скачком от значения 0,4рх в первой среде до значения 1,6р!— во второй среде. Однако приведенное значение плотности тока на контакте не меняется, оно остается равным 0,4. Скачок в значении кажущегося сопротивления на контакте обусловлен только изменением удельного сопротивления ^ среды. Кажущееся сопротивление во второй среде остается величиной постоянной. Аналогично меняется кажущееся сопротивление для других положительных значений К12.
Рисунок 7.4 - Теоретические кривые кажущегося сопротивления до профилю, перпендикулярному к плоскому вертикальному контакту двух пород различного сопротивления, полученные для трехэлектродной установки с одним неподвижным токовым электродом А и двумя близко расположенными перемещающимися приемными электродами М и N. а - токовый электрод находится в среде с меньшим удельным сопротивлением; б - токовый электрод находится в среде с большим удельным сопротивлением. |
Кривые кажущихся сопротивлений для случая контакта двух сред различного сопротивления, когда источник тока находится в среде, имеющей удельное сопротивление, •»большее, чем сопротивление второй среды, даны на рис. 15, б. В данном случае, так же как и в предыдущем, при малом расстоянии от источника тока до приемных электродов по сравнению с расстоянием до контакта, измеряемое сопротивление равно удельному сопротивлению среды, в которой находится установка. Ток в пределах приемной установки растекается практически симметрично. По мере приближения приемных электродов к контакту (токовый
529
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 491; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!