8 Устройство и порядок работы с аппаратурой дипольного индуктивного профилирования эфа-1
Назначение прибора
Комплект аппаратуры ЭФА-1 относится к разряду индикаторных средств измерения и предназначен для технической реализации полевого геофизического способа структурно-геодинамического картирования азимутального (СГДК-А).
Допустимые рабочие условия применения прибора: – температура воздуха, ºС –10+40; – относительная влажность воздуха при температуре +25ºС, 90%.
Предельные условия транспортирования: – температура воздуха, ºС–50+50; – относительная влажность воздуха при температуре +25ºС, 90%.
Технические характеристики
Питание прибора автономное от двух батарей по 12В, составленных из 8 элементов типа 343.
Время установления рабочего режима составляет не более 3 минут.
Срок службы прибора не менее 5 лет.
В упаковке предприятия-изготовителя прибор допускает транспортирование всеми видами транспорта.
Комплектность
В комплект прибора входят: блок генератора, блок приемника и платформа.
Устройство и принцип работы
1. Схематично общий вид прибора представлен на рис. 8.1. По концам диэлектрической штанги 1 размещены генератор 2 и приемник 3. При помощи вертлюга 4 генератор сочленен с платформой 5, которая имеет угломерный лимб и магнитный компас 6. Приемник имеет гибкий поводок 7 и демпфирующую опору 8. Вертлюг позволяет вращать штангу в горизонтальной (азимутальной) плоскости переводить ее в вертикальное положение.
Рисунок 8.1 Общий вид ЭФА-1
2. На каждом геофизическом пикете оператор совмещает указатель угла поворота вертлюга с нулевой отметкой лимба платформы, ориентирует по компасу приемник на север и устанавливает прибор генератором на пикет.
3. Основная цель полевых наблюдений состоит в выявлении и регистрации азимутальной неоднородности электрических свойств горных сред поверхностного горизонта на геофизических пикетах по сети заданной плотности наблюдений. На пикетах практикуют угловой шаг наблюдений равный 30ºС. Рис. 8.2 иллюстрирует схему дискретного перемещения приемника 3 относительно генератора 2 в процессе выполнения измерений на геофизическом пикете.
Рисунок 8.2 Схема перемещения приемника
Подготовка к работе
1. Сочленить блок генератора и блок приемника. Для этого вставить направляющий стержень штанги генератора в штангу приемника и затянуть винты замка соединения.
2. Сочленить платформу с блоком генератора. Для этого в кронштейне вертлюга имеются два отверстия, через которые в торцы блока генератора необходимо ввинтить и затянуть до упор два винта. При этом прибор должен легко переводиться в вертикальное положение.
3. Вложить в батарейные отсеки блоков генератора и приемника по 8 элементов питания типа 343. Для этого необходимо отпустить винт-контакт торцевой заглушки, повернуть ее на 45º в любую сторону и извлечь из штанги. Элементы питания вкладывать последовательно, «плюсом» вперед, при небольшом наклоне штанги. После чего торцевую заглушку вставить обратно, ощущая упругое противодействие пружины подвижного контакта, повернуть ее на 45º и затянуть винты-контакты.
ВНИМАНИЕ! Конструкция штанги не обеспечивает свободный доступ к подвижному контакту. Поэтому необходимо предпринимать специальные меры для исключения вытекания электролита из элементов (не оставлять элементы питания в штанге при хранении и транспортировке прибора, следить за степенью их разряда и т. д.).
4. Произвести контроль работоспособности прибора.
4.1. Установить переключатель РЕЖИМ в положение 1:1. При этом стрелка микроамперметра должна кратковременно отклониться вправо, а светодиод индикации включения приемника должен засветиться.
4.2. Увеличить чувствительность приемника до максимума. При этом стрелка микроамперметра не должна отклониться более чем на 6-8 делений.
4.3. Уменьшить чувствительность приемника до минимума и включить тумблером питание генератора. При этом стрелка микроамперметра должна отклониться вправо. Если произошел зашкал микроамперметра, необходимо установить переключатель РЕЖИМ в положение 1:2. Если прибор был предварительно настроен, а проверка работоспособности производилась на высокоомной среде и вдали от высокопроводящих объектов, то при включении питания генератора отклонение стрелки микроамперметра может быть незначительным. В этом случае необходимо повторить включение питания генератора при большей или максимальной чувствительности прибора.
4.4. Реакция стрелки микроамперметра на включение питания генератора является основным критерием работоспособности прибора.
5. Установить прибор в горизонтальном положении на расстоянии не менее 5 м от металлических и других высокопроводящих объектов. Уменьшить чувствительность приемника до минимума, иначе при его включении произойдет сильный «удар» стрелки, что может вывести микроамперметр из строя.
6. Включить питание приемника и генератора.
Общие сведения о порядке ведения работ
1. Основные помехи.
Индустриальные и атмосферные помехи по излучению прибором ЭФА-1 практически не воспринимаются, т. к. полоса пропускания приемного тракта составляет 25 Гц. Исключение составляют токонесущие силовые кабели, оказывающиеся в непосредственной близости (0-2 метра). В связи с тем, что частота «нулевого» приема составляет 180 Гц, третья и четвертая гармоники тока промышленной частоты могут попасть в приемный тракт и служить помехой. Пассивные токо- и магнитопроводящие объекты, линейные размеры которых соизмеримы или превышают базу прибора, выступают в роли помех, если оказываются на расстояниях менее 3 метров от прибора. Аналогичные объекты, линейные размеры которых значительно меньше базы прибора носящие случайный характер распределения в горной среде, не оказывают заметного влияния на конечные результаты.
Для выполнения наблюдений на геофизическом пикете требуется открытая площадка, радиусом не менее 1,5 метров. Заросли кустарника, густой лес, строения препятствуют ведению работ естественные покрытия, асфальт, бетон и временные геологические образования типа льда, снега не являются помехами, если их мощность не превышает 2 метра. Заболоченные и горные проходимые районы не выпадают из зон возможного ведения работ. Влияние рельефа незначительно.
К числу геологических помех следует отнести помехи, обусловленные различием вещественного состава, строением, нарушенностью горных пород обнаженных или перекрытых рыхлыми отложениями мощностью менее 1 метра. Геологические помехи частично подавляются на стадиях обработки полевых данных. Высокая достоверность результатов достигается поэтому только при работе по немагнитным средам с удельным сопротивлением от 10-2 до 104 Ом/м.
2. Типы картируемых объектов и выбор масштаба.
По совокупности значительного числа наблюдений установлено, что оси азимутальной электропроводности обследуемых горных сред тяготеют к широтному и меридиональному направлениям. Поэтому в способе СГДК-А за основное фоновое поле азимутальной электропроводности принимается поле, соответствующее морфологически симметричной астероиде ориентированной своими лучами по магнитному меридиану Земли. Это фоновое поле в способе СГДК-А считается мегарегиональным. Над тектоническими нарушениями и зонами их влияния фоновое поле азимутальной электропроводности деформируется. Степень и характер деформаций фона служат индикаторами местоположения выхода тектонического нарушения под рыхлыми отложениями, азимута линии его простирания и направления падения (для пологозалегающих нарушений). Деформации фона азимутальной электропроводности наблюдаются так же над поверхностным карстом, уступами, участками формирования плоскостей оползневых отрывов, в зонах интенсивного инженерного воздействия на горную среду. При сопоставлении с инструментальными наблюдениями установлено, что деформации фона азимутальной электропроводоности тяготеют к зонам активизации текущих геодинамических движений, и поэтому в способе СГДК-А принято все зоны, по которым отмечаются деформации фона, именовать геодинамическими и вести дешифровку их с привлечением первичных данных. Опытным путем установлен широкий масштабный диапазон геодинамических зон.
Так, региональным разломам соответствуют геодинамические зоны, имеющие ширину в плане сотни метров и устойчиво проявляющиеся на протяжениях нескольких километров, а, например, уступам и плоскостям формирующихся оползневых отрывов соответствуют геодинамические зоны шириной в плане до первых метров.
Все геодинамические зоны обнаруживают мелкодифференцированность поля азимутальной электропроводности. По этим причинам надежное выявление геодинамических зон при одном геофизическом пересечении определяются плотностью наблюдений вдоль геофизического профиля.
Согласно результатам математического моделирования, геодинамическая зона выявляется с надежностью Р=0,9 при одном геофизическом пересечении, если на нее падает линейная выборка, состоящая их 15÷20 пикетов. Этот показатель является определяющим при выборе шаг наблюдений вдоль геофизического профиля при выполнении конкретных видов работ. На основе этого при картировании региональных разломов шаг наблюдений вдоль геофизического профиля принимается равным 10 м, а при картировании формирующихся плоскостей оползневых отрывов – 0,2 м.
Что касается регулярной профильной сети, то в способе СГДК-А допускается снижение ее плотности в 3-4 раза по сравнению с традиционной соответствующего масштаба. Это обусловлено тем, что при одном геофизическом пересечении здесь надежно устанавливается не только местоположение геодинамической зоны, но и азимут ее простирания в плане.
Успешно практикуется в способе СГДК-А рекогносцировочные работы по нерегулярной редкой профильной сети, прокладываемой вдоль транспортных магистралей, просек, троп, рек и прочих характерных участков местности, обеспечивающих надежную привязку профилей и высокую проходимость.
3. Основные этапы обработки полевых данных и форма представления конечных результатов.
Обработка полевых данных проводится по одной из двух аналитических моделей с выходом на три скалярных и один векторный непараметрические критерии поля азимутальной электропроводности. Это четырехканальная (экспресс-анализ) и двенадцатиканальная аналитические модели.
Экспресс-анализ применяется в тех случаях, когда выборка не превышает 3÷5 тыс. геофизических пикетов и проводится без привлечения вычислительной техники и квалифицированного труда. По основным показателям экспресс-анализ незначительно уступает объективно более сильной двенадцатиканальной модели.
Двенадцатиканальная модель реализуется на ЭВМ; применяется при наличии значительного объема полевых наблюдений.
На основании трех скалярных и одного векторного непараметрического критериев строится карта фактов участка работ, представляющая собой план геофизических профилей, аномалий и их векторов.
На рис. 8.3 дан пример карты фактов СГДК-А участка работ. Аномальные интервалы вдоль профилей выделяются и имеют основной вектор, определяющий азимут линии простирания аномальной зоны и в ряде случаев – дополнительный вектор, как возможный индикатор направления падения.
На основании карты фактов строится схема геодинамической зональности участка работ (рис. 8.4). При построении этой схемы за основу принимается ширина аномальных зон и векторы азимутов линий их простирания. Проблема корреляции аномалий по соседним профилям, как видно на рис. 8.3 и рис. 8.4 , фактически отсутствует.
Рисунок 8.3 Карта фактов СГДК-А
Рисунок 8.4 Схема геодинамической зональности участка
На заключительном этапе проводится анализ всех имеющихся геологических и геофизических данных в целях построения схемы тектонической нарушенности участка работ (рис 8.5).
4. Порядок ведения полевых работ и методика обработки данных детально изложены во «Временном методическом руководстве по реализации полевого геофизического способа СГДК-А».
Рисунок 8.5 Схема тектонической нарушенности участка