ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН

Полезная модель относится к сейсморазведке, а точнее к механическим источникам сейсмических волн на основе падающего груза.
Известен механический источник сейсмических волн, включающий устройство для возбуждения волн в виде жесткого блока (плиты) заданной массы и горизонтальных размеров, соединенного с подъемно-сбрасывающим механизмом с заданной высотой подъема (М.Б.Шнеерсон, В.В.Майоров "Наземная невзрывная сейсморазведка", М. Недра, 1988, с.71-74).
Данный источник нашел широкое применение в сейсморазведке благодаря конструктивной простоте и большой мощности.
Однако, одним из главных недостатков этого источника является низкочастотный состав возбуждаемых колебаний, что снижает разрешающую способность сейсморазведки.
Задача расширения частотного диапазона сейсмических колебаний частично решена в источнике сейсмических волн, принимаемом за прототип и содержащем устройство для возбуждения волн в виде основного жесткого блока, соединенного с подъемно-сбрасывающим механизмом, и расположенными вокруг основного блока дополнительными жесткими блоками, соединенными с ним посредством жестких балок и фрикционных шарниров, с моментом сопротивления, обеспечивающим фиксированное взаимное расположение блоков под действием силы тяжести и возможность их относительного перемещения при инерционных перегрузках (Патент РФ №2179324, кл. G 01 V 1/147, 2002 г.).
В приведенном техническом решении дополнительные блоки соединены с основным блоком консольно, что требует создания в
шарнирах момента сопротивления, достаточного для удержания каждого дополнительного блока под действием силы тяжести.
Недостаток устройства состоит в том, что увеличение длины балок, соединяющих дополнительные блоки с основным блоком, с целью рассредоточения в пространстве точек соударения с грунтом, сопровождается соответствующим увеличением момента сопротивления шарниров, соединяющих блоки.
Указанный недостаток ограничивает технические возможности источника сейсмических волн, так как для увеличения линейных размеров источника требуется существенное увеличение момента сопротивления фрикционных шарниров.
Кроме того, при большой величине момента сопротивления снижается точность настройки момента сопротивления фрикционных шарниров.
Задачей полезной модели является расширение технических возможностей источника сейсмических волн.
Задача решается тем, что в источнике сейсмических волн, содержащем устройство для возбуждения волн в виде жестких блоков, соединенных между собой жесткими балками и фрикционными шарнирами и связанных с подъемно-сбрасывающим механизмом, согласно полезной модели, источник снабжен дополнительными жесткими балками и фрикционными шарнирами, соединенными в систему уравновешенных коромысел и расположенную между жесткими блоками и подъемно-сбрасывающим механизмом.
Сущность полезной модели состоит в том, что жесткие блоки, образующие устройство для возбуждения волн, соединены с подъемно-сбрасывающим механизмом посредством жестких балок и фрикционных шарниров, соединенных между собой в систему коромысел, вследствие чего все устройство для возбуждения волн уравновешено и поэтому необходимый момент сопротивления фрикционных шарниров должен
быть достаточным лишь для преодоления сил, порождаемых различными в массе отдельных блоков, в длине отдельных плеч коромысел и в различии свойств грунта, влияющих на прилипание жестких блоков вследствие их соударения с грунтом.
Такое свойство позволяет существенно увеличить расстояния между жесткими блоками с целью улучшения характеристик возбуждаемых импульсов.
На чертеже представлена схема устройства для возбуждения волн, включающая восемь жестких блоков, соединенных между собой и с подъемно-сбрасывающим механизмом, трехъярусной системой коромысел.
Согласно полезной модели, источник сейсмических волн включает устройство для возбуждения волн, состоящее из жестких блоков 1 соединенных посредством штоков 2 с жесткими балками 3 коромысел нижнего яруса, посредством фрикционных шарниров 4; жесткие балки 3 нижнего яруса соединены посредством штоков 5 междуярусных соединений с жесткими балками 6 коромысел среднего яруса, которые соединены с жесткими балками 7 верхнего яруса, которые в свою очередь посредством фрикционных шарниров 4 соединены с кареткой 8 подъемно-сбрасывающего механизма 9, расположенной на его направляющих 10, и приводимой в действие посредством тягового элемента 11 подъемно-сбрасывающего механизма. Устройство расположено на неровной поверхности 12 земли.
Количество жестких блоков n в устройстве для возбуждения волн связано с количеством ярусов k в системе коромысел выражением
Схема устройства показана в одной плоскости, в плоскости листа чертежа, при этом устройство для возбуждения волн выполнено в виде линейной группы жестких блоков.
Если коромысла среднего яруса развернуть на 90° вокруг вертикальной оси, то образуется группа в виде двух рядов жестких блоков.
Могут быть реализованы повороты коромысел каждого яруса вокруг вертикальных осей под любым заданным углом.
Источник сейсмических волн работает следующим образом.
В исходном (транспортном) положении устройство для возбуждения волн приподнято над поверхностью земли посредством каретки 8 подъемно-сбрасывающего механизма 9 и тягового элемента 11 по направляющей 10, закрепленной на транспортном средстве (на чертеже не показано). На пункте возбуждения волн известным способом фиксируют направляющую 10 в вертикальном положении и поднимают кареткой 8, приводимой в движение тяговым элементом 11 на заданную высоту. Известным способом освобождают тяговый элемент 11, чем обеспечивают свободное скольжение вниз устройства для возбуждения волн. В процессе падения жесткие блоки 1 входят в соприкосновение с поверхностью 12 земли, причем, если поверхность земли неровная, то первыми останавливаются блоки, соприкасающиеся с выпуклостями поверхности земли, а последними - те, которые соприкасаются с впадинами поверхности земли, при этом устройство деформируется, за счет поворота жестких блоков 1 и жестких балок 3, 6 и 7, преодолевая сопротивление фрикционных шарниров 4. При всех последующих подъемах устройства для возбуждения волн жесткие блоки 1 будут находиться в фиксированном состоянии, а само устройство будет деформировано так, чтобы нижние поверхности жестких блоков 1 копировали неровности рельефа. При всех последующих падениях соударение жестких блоков 1 с поверхностью 12 земли будет происходить одновременно, тем самым обеспечивая расширение частотного диапазона возбуждаемых импульсов. Применение жестких балок 3, 6 и 7 парами, соединенными со штоками 2 и 5 позволяет осуществлять деформации устройства с сохранением параллельности перемещения штоков 2 и 5 и жестких блоков 1, чем обеспечивается сохранение неизменности расстояний между жесткими блоками в горизонтальной проекции.
Проведенные исследования зависимости частотного состава сейсмического импульса от соотношения между массой ударного элемента и площадью поверхности его соударения с грунтом показали, что при постоянной массе и высоте сбрасывания, увеличение площади соударения в 11 раз привело к увеличению амплитуд сейсмических волн на частоте 30 гц в 1,3 раза, на частоте в 50 гц в 1,6 раза, на частоте 70 гц в 3 раза, на частоте 90 гц в 4 раза.
2
При выполнении работ в зимнее время в условиях Западной Сибири рациональным в конструктивном и технологическом отношениях будет устройство для возбуждения волн, включающее до 16 блоков, общей площадью соударения до 4 м при общей массе устройства для возбуждения волн 2000 кг и высоте падения 2 м.
Применение предлагаемого устройства позволит повысить разрешающую способность сейсморазведки с применением невзрывных источников, что является актуальной проблемой настоящего времени в связи с поисками и разведкой малоамплитудных и малоразмерных объектов.