Способ определения физических свойств мерзлых горных пород

 

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.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

Ф

РЕСПУБЛИН (19) (!1) yy1) 01 и 27/72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЭОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

500

300

200

Й 18 16 Й 12 Ю 8 6 9 2 0 2 9 -6 С (21) -3495289/18-21 (22) 28.07.82 (46) 23.09.84. Бюл. И 35 (72) С.Ю.Баласанян и В.А.Кобыпьский (71) Читинский политехнический институт (53) 621 317.441 (088.8) (56) 1. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Справочник геофизика. M., "Недра", 1976, с. 313-337.

2. Фролов А.Д. Заков Ю.Д. Особенности распространения упругих волн в мерзлых породах. "Изв. вузов.

Геология и разведка", ч. 1, М., МГРИ, 1971, У 10, с. 80-87. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий отбор пробы и охлаждение и одновременное измерение темпеФ ратуры и физических свойств пробы, отличающийся тем, что, с целью повьипения достоверности способа, 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 породы, и производят одновременное измерение физических свойств и температуры центра пробы.

1 1114937 э

Изобретение относится к измерительной технике и геофизике и может быть использовано при решении задач мерэлотоведения, инженерной геопогии, гидрогеологии, поисков и разведки 5 месторождений полезных ископаемых.

Известен способ определения физических свойств мерзлых горных пород для анализа полевых геофизических данных, основанный на измерениях физических характеристик образцов горных пород в холодильных камерах при фиксированных отрицательных тем— пературах в процессе медленного охлаждения пород. 15

Измерения отрицательных температур производят в изотермических условиях в центре исследуемых образцов, и получают данные о физических свойствах образцов мерзлых горных пород 20 при различных температурах. Затем эти данные сопоставляют с результа тами 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 (1) .

Однако существующий способ при- 50 меним, 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 мерз-З5 мерзлых пород с талыми.

Наиболее близким к изобретению является способ определения физических свойств мерзлых горных пород, включающий отбор проб и непосредст- 4О венное измерение их физических свойств и температуры окружающей среды в процессе охлаждения пробы со скоростью 4 С/мин в холодильной камере C2). 45

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

Цель изобретения — повышение достоверности. 55

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения физических свойств мерзлых пород включающему отбор и робы, 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 (_#_ ) суглинка древянистого от температуры образца (4), полученные известным (кривая 1) и предлагаемым способами (кривая 2). га фиг. 2 результаты полевых измерений вертикальной составляющей магнитного поля д на одном из инженерных объектов в районе развития многолетнемерэлых 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 тем— пературы, помещают ее в среду с максимальной температурой, после чего производят одновременное измерение физических свойств пробы (на— пример, магнитной восприимчивости) и температуры центра пробы.

Например, исходя из прямой пропорциональности ь7 и м, на основе измерений М в лабораторных условиях предлагаемым способом были правильно оконтурены по системе профилей наблюдения мерзлые массивы пород и определены распределения температурных полей в них. Полученные результаты были использованы проектировщиками при проектировании круп1114937

М 44 46 М 50 маУа

Фма Р

ВНИИПИ Заказ 6759/29 Тираж 822 По писное

Б

Филиал ППП 1Патантт, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ных инженерных сооружений í исследованной области.

Такие же хорошие результаты получены при анализе полевых flàííûõ на основе изученных диффузионноадсорбционных потенциалов, удельного электрического сопротивления и других физических характеристик мерзлых горных пород.

Использова)й е предлагаемого способа определения физических свойств мерзлых горных пород позволит повысить точность и эффективность определения конфигурации мерзлого массива и распределения т емперат урного поля в нем при решении задач мерзлотоведения, инженерной геологии, гидрогеологии, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Это приведет к соответствующему сокращению дорогостоящих буровых и других видов специальных работ и

10 повысит геологическую эффективность применения геофизических методов разведки в условиях развития мерзлых горных пород.