РСН 46-79 сторінка 4 з 12

Инструкция по применению каротажных методов при инженерных изысканиях для строительства

J_эт = J₁ — J₂.

Результаты определения J_эт по записям регистратора и отсчетам импульсов не должны отличаться более чем на 2%.

4.12. Контроль аппаратуры НГК можно проводить, наблюдая показания от эталонного источника гамма-излучения. Рекомендуются два способа контрольных измерений.

При первом способе:

устанавливают зонд в горизонтальное положение на высоте 1,5 м над землей, при этом вблизи прибора не должно быть каких-либо предметов;

при помощи кронштейна на расстоянии 1 м выше прибора против середины индикатора устанавливают эталонный источник и проводят измерения, при этом погрешность измерения не должна превышать 1%;

удаляют источник не менее чем на 15 м и измеряют натуральный фон, погрешность измерения — 3%;

разница в скорости счета при обоих измерениях является контрольным показанием.

При втором способе:

надевают на кожух зонда специальную насадку, имеющую гнездо для эталонного источника (радиевый источник марки 0-51 с номинальным содержанием радия 0,01 мг);

устанавливают в гнездо источник и проводят два измерения — при наличии свинцового экрана (между источником и индикатором) и без него;

требования к точности измерения те же, что и в первом способе;

разность измерений дает контрольное показание.

4.13. Аппаратура работает стабильно при условии, если величина контрольного показания отличается при эталонировании аппаратуры не более чем на 5%.

4.14. Эталонирование аппаратуры НГК в баке с водой проводится не реже одного раза в месяц, а также при смене индикатора или радиодеталей, которые вызывают изменение характеристики аппаратуры.

4.15. Скорость перемещения стандартного зонда НГК в зависимости от постоянной времени прибора t приведена в табл. 3.

Таблица 3

t, с

Скорость перемещения, м/ч

1,5

1000

750

300

150

100

Гамма-гамма-каротаж (ГГК)

4.16. Гамма-гамма-каротаж (ГГК) может использоваться как для уточнения литологического разреза скважин, оценки общей трещиноватости и пустотности пород, так и для определения объемного веса грунтов в "сухих" инженерно-геологических скважинах (радиоизотопные определения объемного веса).

Для решения первой задачи применяется аппаратура типа РСКМ, РСКУ и т.п., а также аппаратура, входящая в блок ГГК каротажных станций типа АЭКС-900, СКВ-69, СК-1.

Для радиоизотопных определений используются приборы (плотномеры) типа УГГП-2, УР-70, ППГР-1, РПГ-36 и т.д. При радиоизотопных исследованиях следует руководствоваться ГОСТ 23061-78.

4.17. При проведении ГГК в основном используется метод рассеянного первичного гамма-излучения. Глубинность исследования зависит от плотности пород, уменьшаясь, с увеличением последней. Радиус исследований в среднем (для пород плотностью 1,5 - 1,6 г/см³) составляет около 10 см, уменьшаясь при возрастании плотности (до 2 г/см³) до 5 см.

На показания ГГК существенное влияние оказывают неоднородности в прискважинной зоне пород; наличие и толщина глинистой корки, каверны, обсадные трубы и другие факторы.

4.18. Эталонирование аппаратуры ГГК проводят в эталонировочном устройстве, состоящем из бака с пресной водой (содержание солей не более 2 г/л). Диаметр бака не менее 0,5 м, высота столба воды в баке не менее 1 м. Схема измерений та же, что и при проведении НГК.

4.19. До начала и после проведения ГГК в скважине измеряют величину контрольного показания. Допустимое отклонение контрольного показания от значения, полученного при эталонировании, не более 5%.

4.20. Градуировку радиоизотопных плотномеров проводят согласно пп. 3.6, 3.7 ГОСТ 23061-78 ("Грунты. Методы радиоизотопного определения объемного веса").

Рекомендуется использовать в качестве градуировочных сред грунты с коэффициентом вариации: плотности ¾ не более 2,5 %; весовой влажности — не более 10 %. Градуировку следует проводить в трубах-имитаторах, материал и типоразмеры которых соответствуют трубам при полевых измерениях.

Градуирование плотномера следует осуществлять не менее чем для 5 ¾ 6 значений объемного веса в интервалах:

0,9 — 1,1 (вода); 1,1 — 1,3;

1,3 ¾ 1,5; 1,5 ¾ 1,7; 1,7 ¾ 1,9 и 1,9 ¾ 2,1 гс/см.

График градуировки строят либо по методу наименьших квадратов, либо графическим осреднением на полулогарифмической или миллиметровой бумаге.

Вид графика градуировки приведен в прил. 4. Подробная методика градуировки плотномера изложена в руководстве [14].

4.21. Радиоизотопные измерения проводятся при неподвижном состоянии зонда. Допускается использовать метод непрерывной регистрации для определения плотности однородных слоев грунта, мощность которых (в см) превышает вычисляемую по формуле

Z_min > Z₀ + S + DZ,

где Z₀ — длина зонда;

S — постоянный коэффициент, принимаемый равным 5;

DZ ¾ поправка, зависящая от скорости перемещения зонда и постоянной времени t.

Величина DZ принимается согласно табл. 4.

Таблица 4

Скорость перемещения

Постоянная временные,

зонда, м/ч

4.22. Для определения объемного веса грунтов следует производить погружение обсадных труб специального назначения (дюралюминиевых труб). При их отсутствии допускается использовать стальные трубы (буровые штанги).

Материал, толщина стенок и диаметр труб должны обеспечить погружение их без образования перекосов и изгибов. Колонна труб должна быть оборудована снизу конусом, а места соединения изолированы от проникновения воды. Использование муфтовых и ниппельных соединений труб не допускается. В этом случае рекомендуется отменять цельносварные трубы.

При определении плотности устойчивых грунтов допускается проводить измерения в необсаженных скважинах диаметром до 65 мм. Максимальные отклонения диаметра скважин от принятых при градуировке не должны превышать 2 мм.

Нейтрон-нейтронный каротаж (ИНК)

4.23. Нейтрон-нейтронный каротаж при инженерно-геологических изысканиях в основном используется для определения объемной влажности грунтов (нейтронный метод определения объемной влажности). Для уточнения литологического состава разреза скважин ННК практически не применяется из-за искажающего влияния переменного диаметра скважины и толщины глинистой корки.

4.24. Для нейтронных определений влажности используются приборы (влагомеры) типа УР-70, ВПГР-1, РВГ-36 и т.п. В методе ННК используется способ регистрации медленных нейтронов. Чем выше влажность (водородосодержание) среды, тем больше медленных нейтронов образуется вблизи источника и тем меньше линейные размеры этого поля. Глубинность исследования зависит от влажности среды, уменьшаясь с увеличением последней. При изменении влажности пород от 5 до 30 % эффективный радиус исследования уменьшается от 30 до 15 см.

На показания ННК существенное влияние оказывают переменный диаметр скважины, изменение плотности скелета грунта, материал и толщина обсадной трубы, химсостав грунта и другие факторы. Изменение толщины стенки стальных труб на 3 мм вызывает погрешность в определении влажности на 2 - 3 % в диапазоне объемной влажности 10 - 20 %, и на 8 - 12 % в диапазоне 30 - 50 %. В то же время аналогичное изменение толщины стенки дюралюминиевых труб в тех же диапазонах повлечет за собой погрешность соответственно в 1 - 1,5 и 3 - 4 % (прил. 12).

4.25. Градуировка нейтронных влагомеров проводится на основе сопоставлений показаний приборов и определения влажности грунтов термостатно-весовым методом по ГОСТ 5180-75 в пункте измерения.

Градуировку влагомера следует осуществлять не менее чем для пяти значений объемной влажности в интервале 2 - 7, 7 - 15, 15 - 25, 25 - 35, 35 - 45 %. Градуировка нейтронных влагомеров проводится в трубах-имитаторах, материал и типоразмеры которых соответствуют трубам при полевых измерениях.

4.26. В местах проведения градуировки прибора грунт должен быть однородным в пределах объема, с которого снимается информация. Для грунта с объемной влажностью в диапазоне 2 - 10 % размеры эталонных сред должны быть

не менее 1´1´1 м; для грунтов с большими значениями объемной влажности размеры должны быть не менее 0,8´0,8´0,8 м. Подробная методика градуировки влагомера изложена в руководстве [14].

5. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА И ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ

Сейсмокаротаж (СК).

5.1. Сейсмокаротаж (СК) и вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) инженерно-геологических скважин проводятся для решения широкого круга инженерно-геологических, сейсмологических и других задач.

5.2. Сейсмокаротаж проводится для определения скоростного разреза вблизи скважины, а также для стратиграфической привязки сейсмических границ и идентификации сейсмических волн. При сейсмокаротаже, как правило, изучаются первые вступления проходящих (прямых) волн.

5.3. В зависимости от условий производства сейсмокаротажных работ его выполняют в вариантах "прямого" или "обращенного" каротажа. При прямом сейсмокаротаже источник упругих колебаний располагают на поверхности земли или вблизи нее, а приемники в скважине. При обращенном — наоборот, приемники располагают на поверхности земли, а источники возбуждения упругих волн в скважине.

5.4. Сейсмокаротаж может проводиться либо с помощью одно-двухканальных портативных установок, либо с помощью многоканальных сейсмостанций с осциллографической записью, используемых при наземных сейсморазведочных работах. В связи с этим требования к контролю за работой аппаратуры и оборудования должны соответствовать "Инструкции по применению сейсморазведки в инженерных изысканиях для строительства" РСН 45-77 пп. 4.1 - 4.9.

Направление удара и ось максимальной чувствительности горизонтальных сейсмоприемников зонда должны быть перпендикулярны линии, соединяющей пункт возбуждения колебаний и устье скважины.

5.18. Отметка момента удара производится путем регистрации колебаний сейсмоприемника, установленного рядом с пунктом удара, или с помощью электроцепи при ударе тампера о подставку.

5.19. Пункт возбуждения колебаний при сейсмокаротаже следует располагать на расстоянии не далее 2 ¾ 3 м от устья исследуемой скважины.

5.20. Регистрацию продольных волн при ВСП необходимо производить из 2 ¾ 3 пунктов удара, один из которых нужно располагать на расстоянии 2 ¾ 3 м от устья исследуемой скважины, а два других — на расстоянии (0,7 - 1,0) Н и (1,5 - 2,0) Н, где Н — глубина скважины.

5.21. Регистрацию поперечных волн при ВСП следует производить из 1 ¾ 2 пунктов удара, располагать которые необходимо на расстоянии (1 - 1,2) Н и (1,8 - 2,5) Н. При этом необходимо помнить, что удовлетворительная разрешенность записи, как правило, получается только тогда, когда пункт удара расположен от устья скважины на расстоянии не менее 12 ¾ 15 м.

5.22. Выбор расстояния от устья исследуемой скважины до пункта удара всегда должен уточняться в пределах указанных выше расстояний в зависимости от конкретных инженерно-геологических и сейсмогеологических условий исследуемого участка.

5.23. В сложных инженерно-геологических условиях, когда можно предположить существование изменений упругих свойств грунтов в плане, число пунктов возбуждения упругих колебаний необходимо увеличивать, располагая их на диаметрально противоположных направлениях относительно устья скважины.

5.24. Расстояния от пунктов удара до устья скважины должны быть измерены с погрешностью не более ± 5%.

5.25. На практике чаще всего используются однокомпонентные скважинные наблюдения, при которых регистрируется вертикальная компонента поля упругой волны и двух — или трехкомпонентный сейсмокаротаж, при котором регистрируются и горизонтальные составляющие поля. Двух- и трехкомпонентный каротаж и ВСП применяются обычно для изучения поперечных волн.

5.26. Перед проведением работ скважина должна быть промыта (проэталонирована) и промерена. Во избежание заклинивания зонда спуск и подъем следует проводить медленно. Необходимо избегать приближения скважинного сейсмоприемника к забою скважины на расстояние менее 1 м.

5.27. Глубина погружения зонда определяется по счетчику или меткам на кабеле с точностью ± 1 см. При применении многоканальных зондов необходимо обеспечивать идентичность каналов и представлять подтверждающие ее контрольные ленты, полученные перед началом работ и по их окончании, а также при замене зонда или сейсмоприемника.

5.28. Приемный элемент зонда содержит обычно один вертикальный сейсмоприемник типа СВ-1-10 и один горизонтальный типа СГ-110.

Вместо горизонтального сейсмоприемника допускается применение вертикального сейсмоприемника, но для предотвращения "залипания" его необходимо располагать под углом 10 - 15° к горизонту.

5.29. Приемные элементы зондов, предназначенные для работы в обводненных скважинах, или отдельные сейсмоприемники должны быть тщательно загерметизированы. Сейсмоприемники приемного элемента зонда должны располагаться на общей платформе с зазором 2 ¾ 5 см.

5.30. При использовании аппаратуры типа Кварц-1, ПАМЗ-8 допускается применение сейсмокаротажа на малых базах, когда пункт возбуждения упругих поли и сейсмоприемники располагаются в скважине на определенном расстоянии (базе) друг от друга порядка 2 ¾ 3 м.

5.31. В качестве источника возбуждения упругих волн на разных глубинах в скважине может использоваться ударное устройство.

Акустический каротаж (АК)

5.32. Акустический каротаж — высокоэффективный метод детального расчленения разреза скважин по литологии для обнаружения зон повышенной трещиноватости, разуплотнения и напряженного состояния пород.

Значения истинных скоростей упругих волн, измеренных при АК, используются для интерпретации результатов наземных и скважинных сейсмических наблюдений, для оценки инженерно-геологических характеристик грунтов и степени неоднородности массива.

5.33. Акустические наблюдения основаны на возбуждении и регистрации упругих колебаний в диапазоне частот 10 ¾ 80 кГц. Примерная длина волны в скальных породах 5 ¾ 30 см, в песчано-глинистых 3 ¾ 15 см; глубинность исследования стенок скважин колеблется от 10 до 57 см.