РСН 46-79. Инструкция по применению каротажных методов при инженерных изысканиях для строительства


4.7. Эффективный радиус исследования при гамма-каротаже уменьшается с увеличением плотности среды. Для однородного водонасыщенного песчаника пористости 22 % он составляет 26 см, для пресной воды — около 60 см.

Наибольшей радиоактивностью обладают глины, наименьшей — чистые разности песков, известняки и доломиты.

4.8. При количественной интерпретации данных ГК следует пользоваться показаниями, приведенными к стандартным условиям по специальным палеткам и номограммам ??13].

Рекомендуется проводить обработку по относительным показаниям ГК:

где J, Jmin, Jmax — соответственно значения интенсивности в имп/мин против исследуемого слоя, минимальные и максимальные значения в разрезе.

Для отсчета относительных показаний проводят линию по максимальным значениям (линия глин) и по минимальным (линия песков); считая интервал между этими линиями за 100 % или 1, разбивают его на равные, части; по полученной условной шкале отсчитывают относительные показания.

Нейтронный гамма-каротаж (НГК)

4.9. При исследовании песчано-глинистых отложений НГК имеет подчиненное значение. Его следует применять в том случае, когда другие методы каротажа не дают удовлетворительных результатов. Для работы рекомендуется использовать стандартный зонд длиной 60 см.

4.10. На кривых интенсивности Jíã минимальными показаниями характеризуются глины. С уменьшением водонасыщенности пород значения Jíã, как правило, увеличиваются.

4.11. Эталонирование аппаратуры НГК проводят в баке с пресной водой (содержание солей не более 0,5 г/л). Размер бака: диаметр не менее 0,8м, высота не менее 1,75 м.

Величина эталонировочной единицы НГК определяется разностью показаний прибора в баке с источником и без него:

Jýò = J1 — J2.

Результаты определения Jýò 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 ?? приведена в табл. 3.

Таблица 3

??, с

Скорость перемещения, м/ч

1,5

1000

3

750

6

300

12

150

18

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 ?? 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 ?? 6 значений объемного веса в интервалах:

0,9 — 1,1 (вода); 1,1 — 1,3;

1,3 ?? 1,5; 1,5 ?? 1,7; 1,7 ?? 1,9 и 1,9 ?? 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

Zmin > Z0 + S + ??Z,

где Z0 — длина зонда;

S — постоянный коэффициент, принимаемый равным 5;

??Z ?? поправка, зависящая от скорости перемещения зонда и постоянной времени ??.

Величина ??Z принимается согласно табл. 4.

Таблица 4

Скорость перемещения

Постоянная временные,

зонда, м/ч

1

3

6

9

24

2

6

12

18

36

5

14

28

42

60

8

23

46

70

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 ?? 3 м от устья исследуемой скважины.

5.20. Регистрацию продольных волн при ВСП необходимо производить из 2 ?? 3 пунктов удара, один из которых нужно располагать на расстоянии 2 ?? 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 ?? 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 ?? 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.