Патент на изобретение №2372629
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ НЕВЗРЫВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГРУНТ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области сейсморазведки в геофизике, в частности к способам воздействия на грунт. Способ заключается в том, что начальное направление силы удара перемещающегося по вертикали массивного груза выбирают противоположным относительно грунта, затем направление его движения изменяют на обратное с запаздыванием по времени относительно времени пластической деформации грунта, определяемой законом Гука, а величину силы удара и площадь опорной плиты источника излучения выбирают из условия обеспечения удельного давления на грунт, не превышающего предела его прочности из соотношения
Изобретение относится к области сейсморазведки, в частности к технологиям импульсного невзрывного управляемого воздействия на грунт и может быть использовано при создании невзрывных источников сейсморазведки. Известен способ воздействия на грунт при сейсмической разведке, заключающийся в импульсном силовом воздействии путем взрыва (Сейсморазведка. Справочник геофизика. Ред. И.И.Гурвич, В.П.Намоконов. М.: Недра, 1981). В силу неуправляемости энергии взрыва и несоответствия получаемой силы удара пределам пластичности грунта, последний разрушается в момент удара, и большая часть энергии взрыва уходит на разрушение грунта, а не на создание полезной сейсмической волны. Наиболее близким к заявленному изобретению является способ импульсного воздействия на грунт, реализованный с использованием электромеханических, электродинамических, газодинамических источников, основанный, например, на непосредственном ударе груза на опорную плиту, лежащую на грунте [М.Б.Шнеерсон, В.В.Майоров. Наземная невзрывная сейсморазведка. М.: Недра, 1988. 237 с.]. Указанный способ обладает тем большим недостатком, что сила удара на грунт направлена непосредственно на границу раздела воздух-грунт. При этом за счет ударного воздействия на грунт, когда сила удара определяется ускорением в момент соприкосновения груза с грунтом, материал границ раздела уходит за предел пластичности, определяемый законом Гука, и поверхность грунта разрушается. В этом случае основная энергия удара также уходит на разрушение грунта и лишь небольшая часть энергии удара уходит вглубь земли в виде сейсмической волны. В основу изобретения положена задача повышения эффективности невзрывного воздействия на грунт при сейсмической разведке с одновременным снижением разрушающего воздействия на грунт. Поставленная задача решается тем, что в способе невзрывного воздействия на грунт при сейсмической разведке, заключающемся в воздействии на поверхность грунта ударного импульса с помощью перемещающегося по вертикали массивного груза, согласно изобретению начальное направление силы удара выбирают противоположным относительно направления на грунт, затем направление движения груза изменяют на обратное, с запаздыванием по времени относительно времени пластической деформации грунта, определяемой законом Гука, а величину силы удара и площадь опорной плиты источника излучения выбирают из условия обеспечения удельного давления на грунт, не превышающего предела его прочности, из соотношения
На фиг.1а показан невзрывной импульсный источник (НИИ), с помощью которого может быть реализован заявленный способ, на фиг.1б – схема взаимодействия конструктивных элементов невзрывного импульсного источника с поверхностью грунта, на фиг.2 представлены временные зависимости действующих в источнике сил, где изображено: Рп, Ри – соответственно изменение силы удара в прототипе и заявленном изобретении; I – импульс тока в индукторе; Невзрывной импульсный источник фиг.1а содержит: опорную плиту 1, стойки 2, на которые опирается пригруз 3, а на опорной плите расположен индуктор 4 с обмотками возбуждения 5. Якорь 6 электромагнита закреплен на раме 7 якоря с зазором 8, равным Невзрывное воздействие на грунт формируется следующим образом. В исходном положении, до подачи импульса тока на индуктор 4 поверхность грунта 10 придавлена опорной плитой 1, стойками 2 и пригрузом 3. При подаче импульса тока на обмотку индуктора 4, последний начинает движение вверх по координате z, освобождая опорную плиту 1 от веса пригруза 3. Сила притяжения индуктора через якорь 6, раму 7 якоря, стойки 2 и демпферы 9 передается на края опорной плиты 1. В результате поверхность грунта под опорной плитой принимает волновую форму 14, а приложенный к индуктору импульс силы сглаживается демпферами 9. В этом случае деформация грунта всегда отстает по времени на величину (
Е – модуль Юнга,
Если зазор между якорем и индуктором равен
Время распространения механического воздействия якоря по стойкам 2 до грунта 10 равно:
х1 – длина плеча рамы якоря 7; х2 – высота стоек 2. Суммарное время действия импульса на грунт:
Постоянная времени смещения грунта
Условие пластической деформации грунта при действии силового импульса:
Если скорость деформации грунта
Пусть время пролета якорем зазора
тогда скорость движения якоря:
Время запаздывания акустической волны в плечах рамы 7 якоря 6 и стойках 2, например, для случая х1+х2=2 м, равно:
Общее время запаздывания действия импульса силы на грунт с учетом запаздывания в раме якоря Таким образом, в описываемой конструкции за счет введения демпферов всегда можно соблюсти условие:
что и является основным отличительным признаком по отношению к прототипу, для которого Кроме того, величину силы удара и площадь опорной плиты выбирают из условия обеспечения удельного давления на грунт, не превышающего предела его прочности из соотношения Таким образом, заявленный способ невзрывного воздействия на грунт принципиально отличается от прототипа обратным направлением движения груза по отношению к грунту и временем запаздывания удара относительно постоянного времени пластической деформации. Подобное сочетание новых признаков дает качественно новые результаты: существенное увеличение КПД источника с сохранением структуры поверхности грунта при работе источника.
Формула изобретения
Способ невзрывного воздействия на грунт при сейсмической разведке, заключающийся в воздействии на поверхность грунта ударного импульса с помощью перемещающегося по вертикали массивного груза, отличающийся тем, что начальное направление силы удара выбирают противоположным относительно направления на грунт, затем направление движения груза изменяют на обратное с запаздыванием по времени относительно времени пластической деформации грунта, определяемой законом Гука, а величину силы удара и площадь опорной плиты источника излучения выбирают из условия обеспечения удельного давления на грунт, не превышающего предела его прочности, из соотношения
РИСУНКИ
TK4A – Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях “Изобретения (заявки и патенты)” и “Изобретения. Полезные модели”
Напечатано: (72) Детков Владимир Алексеевич (RU), Ивашин Владимир Васильевич (RU), Федотов Иван Гаврилович (RU), Шайдуров Георгий Яковлевич (RU)
Следует читать: (72) Детков Владимир Алексеевич (RU), Ивашин Виктор Васильевич (RU), Федотов Иван Гаврилович (RU), Шайдуров Георгий Яковлевич (RU)
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2009
Код раздела: FG4A
Извещение опубликовано: 27.07.2010 БИ: 21/2010
|
||||||||||||||||||||||||||
=
p
– изменение пластической деформации; [0-t1] – интервал действия импульса силы в прототипе; [t1-t2] – время нарастания сейсмической волны; 
и – длительность импульса тока в индукторе; 
0, через демпферы 9 относительно индуктора. Стойки 2 установлены на опорной плите. На схеме фиг.1а, б изображены также: поверхность грунта 10, на которую опирается опорная плита 1. Направление магнитного потока 11 индуктора 4 и направление силы притяжения 12 якоря 6 противоположно направлению сил удара 13 через стойки 2 на грунт 10.
, где
, где
, где
