Спосіб мікросейсмічного розвідування

Реферат: UA 86894 U UA 86894 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі сейсмології, а саме до способів сейсмічного розвідування. Відомий спосіб мікросейсмічного розвідування, заснований на реєстрації коливань, які генеруються виступаючими в рельєфі об'єктами середовища при збудженні пульсаціями атмосферного тиску або вітру [1]. Недоліком відомого способу мікросейсмічного розвідування є обмеження дальності дії сейсмічного сигналу за рахунок використання високочастотних коливань в діапазоні від 200 мГц і вище, які характеризуються більшим, ніж низькочастотні коливання, поглинанням сейсмічної енергії в середовищі. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним за прототип, є спосіб мікросейсмічного розвідування, заснований на реєстрації коливань, які генеруються об'єктом середовища стовпом води у вертикальній шахті, при збудженні коливаннями масштабної пневмопружини [2]. Недоліком відомого способу мікросейсмічного розвідування, вибраного за прототип, є обмеження дальності дії сейсмічного сигналу за рахунок використання високочастотних коливань в діапазоні від 500 до 5000 мГц. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом використання низькочастотного сейсмічного сигналу, обумовленого коливаннями водної маси водойми, який характеризується меншим, ніж високочастотний сигнал, поглинанням сейсмічної енергії в середовищі, забезпечити збільшення дальності дії. Поставлена задача вирішується тим, що включає реєстрації коливань, які генеруються об'єктом середовища - водною масою водойми, і полягає в тому, що для збудження коливань сейшевих хвиль, за рахунок встановлення визначеного інтервалу часу скидання або підйому води при керуванні водопропускними гідроспорудами, формують хвилю, дотримуючись при цьому умов, по-перше, кратного або дробового співвідношень частот коливань сейшевих і збуджуючої хвиль, по-друге, збігу монотонностей (одночасного зростання або одночасного спадання) сейшевих і збуджуючої хвиль під час їх сумісної дії. Порівняльний аналіз технічного рішення, яке заявляється, із прототипом дозволяє зробити висновок, що спосіб мікросейсмічного розвідування, який заявляється, відрізняється тим, що для збудження коливань сейшевих хвиль, за рахунок встановлення визначеного інтервалу часу скидання або підйому води при керуванні водопропускними гідроспорудами, формують хвилю, дотримуючись при цьому умов, по-перше, кратного або дробового співвідношень частот коливань сейшевих і збуджуючої хвиль, по-друге, збігу монотонностей (одночасного зростання або одночасного спадання) сейшевих і збуджуючої хвиль під час їх сумісної дії. Спосіб мікросейсмічного розвідування пояснюється за допомогою ілюстрацій, де на фіг. 1 показано схему генерування мікросейсмічних хвиль при дії сейшів [3]; на фіг. 2 представлено схему шахтного гідрорезонансного вібратора [2]; на фіг. 3 подана блок-схема виконання технологічних операцій, що становлять суть способу мікросейсмічного розвідування, який заявляється; на фіг. 4 представлено таблицю даних щодо кількості і загальної тривалості сейшів у центральній частині Каховського водосховища в літні місяці 1970-1971 pp. [4]. Стоячі водні хвилі (сейші) обумовлюють коливання всього об'єму водної маси водойми, внаслідок чого виникають мікросейсмічні хвилі (див. фіг. 1). На фіг. 2 для порівняння представлено схему циліндричного шахтного гідрорезонансного вібратора. При коливаннях стовпа води виникають прикладені до дна шахти вертикальні сили і замкнуті на стінки шахти радіальні сили. Сейші належать діапазону низькочастотних коливань. Для порівняння - частоти сейшів, спостережених на 9-ти водоймах СРСР (озерах Байкал, Білому, Ладозькому, Онезькому, Чудсько-Псковському (Росія), Севані (Вірменія), Іссик-Кулі (Киргизія), Балхаші (Казахстан), Аральському морі (Казахстан, Узбекистан)), становлять від 0,01 до 0,38 мГц [5]. Сейші описуються функцією гармонічних коливань: At   A max sin2 S t  S exp  S t  , (1) де A t  - амплітуда рівня в момент часу t; Amax - максимальна амплітуда;  S - частота; S - фаза;  - логарифмічний декремент згасання. Починають технологічний процес, який покладений в основу способу мікросейсмічного розвідування, з того, що визначають можливу частоту сейшевих коливань водного басейну  S (див. фіг. 3). 1 UA 86894 U 5 10 15 Дія сейшів не належить до безперервних процесів. Для прикладу на фіг. 4 представлено таблицю даних щодо кількості і загальної тривалості сейшевих коливань у центральній частині Каховського водосховища в літні місяці 1970-1971pp. При цьому повний цикл генерування сейшів являє собою характерні для резонансних амплітудно-модульовані коливання, що складаються з послідовності етапів - збудження, власне генерування, згасання [5]. Тому продовжують технологічний процес, який покладений в основу способу мікросейсмічного розвідування, тим, що визначають етап функціонування сейшевих коливань, який визначаються складовими функції гармонічних коливань (1) - максимальною амплітудою Amax  0  Amax  0 ; логарифмічним декрементом згасання   0    0 , де  - символ диз'юнкції (логічне АБО) (див. фіг. 3). Для випадку згасаючих сейшів визначають фазу коливань  (див. фіг. 3). Згідно з принципом комбінаційного резонансу селективний відгук коливальної системи (водної маси водосховища) на вплив з частотою, близькою до частоти її власних коливань, відбувається за умови кратного k  1, k або дробового  k  11, k 1  співвідношень частот     сейшів  S (власних коливань басейну) і збуджуючої одиночної хвилі  out [6]:  k S   out , 20 25 30 35 40 45 50 55  (2) Згідно з принципом суперпозиції, максимальна амплітуда результуючих коливань одночасно діючих сейшів і збуджуючої хвилі спостерігається при збігу їх монотонностей (одночасного зростання або одночасного спадання). Тому завершують технологічний процес, який покладений в основу способу мікросейсмічного розвідування тим, що у випадках згасання сейшів і відсутності сейшів, для збудження сейшевих хвиль, за рахунок встановлення визначеного інтервалу часу Tout  1/  out скидання або підйому води при керуванні водопропускними гідроспорудами, формують хвилю, дотримуючись при цьому умов, по-перше, кратного або дробового співвідношень частот коливань сейшевих і збуджуючої хвиль, по-друге, збігу монотонностей (одночасного зростання або одночасного спадання) сейшевих і збуджуючої хвиль (див. фіг. 1). Поглинання сейсмічної енергії в середовищі підпорядковується закону [7]: Ex  E0 exp x , (3) де Ex  - енергія хвилі на відстані x від джерела; E 0 - енергія хвилі в джерелі;   h   коефіцієнт поглинання; h - коефіцієнт згасання;  -частота. Отже, дальність дії мікросейсмів пропорційна їх частоті. Низькочастотні коливання, до яких належать коливання сейшевого походження, характеризуються меншим, ніж високочастотні коливання, поглинанням сейсмічної енергії. Підвищення ефективності застосування способу мікросейсмічного розвідування, який заявляється, у порівнянні з прототипом, полягає в тому, що використання низькочастотних коливань сейшевого походження, які характеризуються меншим, ніж високочастотні коливання, поглинанням сейсмічної енергії, дозволяє збільшити дальність дії. Джерела інформації: 1. Пат. 2242033 Российской Федерации, МПК G 01 V 9/00. Способ оценки и выбора участков территории для возведения сооружений различного назначения / Юдахин Ф.Н., Капустян Н.К., Хореев В.С, Антоновская Г.Н., Шахова Е.В.; заявитель и патентообладатель Институт экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. № 2004103838/28; заявл. 12.02.2004; опубл. 10.12.2004 - аналог. 2. Активная сейсмология с мощными вибрационными источниками / Отв. ред. Г.М. Цибульчик. - Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, Филиал "Гео" Издательства СО РАН, 2004. 387 с. - прототип. 3. Табулевич В.Н. Влияние штормовых вибраций на землетрясения / В.Н. Табулевич, Е.Н. Черных, В.А. Потапов, Н.Н. Дреннова // Природа, 2002, № 10. - С. 12-16. 4. Судольский А.С. Динамические явления в водоемах / А.С. Судольский. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 263 с. 5. Арсеньева Н.М. Сейши на озерах СССР / Н.М. Арсеньева, Л.К. Давыдов, Л.Н. Дубровина, Н.Г. Конкина. - Л.: изд-во Ленинградского университета, 1963. - 184 с. 2 UA 86894 U 6. Анахов П.В. Визначення умов збудження сейшів: Materialy IX Miedzynarodowej naukowipraktycznej konferencji "Naukowa mysl informacyjnej powieki-2013" / Vol. 21: Ekologia. Geografia і geologia. Rolnictwo. - Przemysl: Nauka і studia, 2013. - Pp. 45-47. 7. Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка. В двух томах. Т. 1. - М.: Мир, 1987. - 448 с. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб мікросейсмічного розвідування, який включає реєстрації коливань, які генеруються об'єктом середовища - водною масою водойми, який відрізняється тим, що для збудження коливань сейшевих хвиль, за рахунок встановлення визначеного інтервалу часу скидання або підйому води при керуванні водопропускними гідроспорудами, формують хвилю, дотримуючись при цьому умов, по-перше, кратного або дробового співвідношень частот коливань сейшевих і збуджуючої хвиль, по-друге, збігу монотонностей (одночасного зростання або одночасного спадання) сейшевих і збуджуючої хвиль під час їх сумісної дії. 3 UA 86894 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальноївласності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4