Identyfikatory
Warianty tytułu
Testing of foundation layers, adjacent to the surface, by means of the seismic method
Języki publikacji
Abstrakty
Określenie budowy i własności fizycznych ośrodka skalnego ma duże znaczenie dla: - budownictwa podziemnego i lądowego, - prognozy zagrożeń naturalnych, - rozpoznania budowy geologicznej, - modelowania analitycznego. Podstawową metodą wyznaczania płytkich granic litologicznych i strefy małych prędkości fal sejsmicznych jest metoda sejsmiczna, której wariantem jest metoda płytkiej refrakcji. Może ona służyć do wyznaczania granic litologicznych do głębokości 30-50 m w zależności od lokalnych warunków geologicznych. Określane tą metodą prędkości mogą być również wykorzystywane do klasyfikacji masywu skalnego z zastosowaniem skali opracowanych między innymi przez Bartona, Bieniawskiego, Bestyńskiego (dla fliszu karpackiego). Warstwy leżące najpłycej utworzone są najczęściej z osadów trzecio i czwartorzędowych oraz utworów zwietrzałych. Warstwę, którą charakteryzują najniższe wartości prędkości fal sejsmicznych, tzw. strefę małych prędkości (SMP) tworzą grunty nieskonsolidowane lub utwory zwietrzałe. Prędkości te nie przekraczają 1000 m/s, podczas gdy prędkości fal sejsmicznych w twardym podłożu są większe od 1500 m/s (2000 m/s). Dodatkowym czynnikiem wpływającym na prędkości fal sejsmicznych w ośrodku jest poziom zwierciadła wód gruntowych. SMP charakteryzuje się wzrostem prędkości fal wraz z głębokością lecz może również charakteryzować się jedną wartością prędkości. Drugi przypadek występuje, gdy na przykład w pobliżu znajdują się warstwy piasków. Prędkości fal sejsmicznych w warstwach zalegających nad twardym podłożem określono metodą : płytkiej refrakcji wzdłuż profili sejsmicznych w następujących rejonach: - Jaworzno, rejon zalewu Łęg, - OG KWK Halemba, przy szybie Grunwald. - Kopalnia Doświadczalna Barbara, przy szybie Barbara. Do interpretacji uzyskanego materiału pomiarowego wykorzystano analizę hodografów zbieżnych. Wyznaczono prędkości i miąższości poszczególnych warstw metodą średnich arytmetycznych. Tak wyznaczony model ośrodka posłużył jako model startowy do tomograficznego odwzorowania na podstawie czasów pierwszych wejść fali sejsmicznej. Wyniki przedstawiono w postaci dwuwymiarowych map prędkości (rys. 1a, 2a, 3a). W miejscach wykonywania pomiarów sejsmicznych stwierdzono dużą zmienność prędkości propagacji podłużnej fali sejsmicznej w utworach zaliczanych do nadkładu czwartorzędowego w zakresie od 300 do 1800 m/s. Najniższe wartości występowały w strefie przypowierzchniowej. Zmian prędkości nie można w prosty sposób korelować z wykształceniem geologicznym utworów. Jest to spowodowane faktem, że utwory czwartorzędu wykształcone są głównie w postaci piasków, żwirów, pyłów, glin oraz rumoszu, w przypadku których prędkości fal sprężystych związane są głównie ze stopniem zagęszczenia (gęstością) i zawodnieniem. Z tych względów płytkie granice sejsmiczne nie pokrywają się z granicami litologicznymi, a zakres zmienności prędkości fal dla podobnych utworów jest bardzo duży. Można stwierdzić, że dla piasków prędkości zmieniają, się od około 300 m/s (suche i zalegające bezpośrednio na powierzchni) do około 1500 m/s dla utworów zawodnionych. Utwory identyfikowane ze stropem karbonu zaznaczają się w postaci granicy refrakcyjnej o prędkości w przedziale 1800-2200 m/s.
The determination of the structure and physical properties of the rock medium has great significance for: - underground building and civil engineering, - natural hazard prediction, - identification of geological structure, - analytic modelling. The basic method of determination of shallow lithological limit and zone of small seismic wave velocity is the seismic method, a variant of which is the shallow refraction method. It can serve the determination of lithological limits up to the depth of 30-50 m, depending on local geological conditions. The velocities determined by means of this method can be also applied for rock mass classification with the use of scales, developed among others by Barton, Bieniawski, Bestyński (for the Carpathian flysch). The layers localized close to the surface are most frequently formed of Tertiary and Quarternary deposits and weathered formations. The layer, characterized by the lowest values of seismic wave velocities, the so-called low velocity zone (SMP) form non-consolidated grounds and weathered formations. These velocities do not exceed 1000 m/s, whereas the velocities of seismic waves in hard foundations are bigger than 1500 m/s (2000 m/s). An additional factor influencing the velocities of seismic waves in the medium is the underground water level. A low velocity zone is characterized by the increase of wave velocity along with the depth, but it can be also characterized by one velocity value. The second case takes place, when for example, sandstone layers occur in the vicinity. The velocities of seismic waves in layers occurring above the hard foundation were determined by the method of shallow, refraction on seismic profiles in the following regions: - Jaworzno, the Łęg water reservoir region, - Mining area of Halemba mine, at Grunwald shaft, - Experimental Mine "Barbara" at Barbara shaft. For the interpretation of the obtained measuring material the convergent hodograph analysis was used. The velocities and thickness of individual layers were determined by means of the arithmetic average method. The medium model, determined in such a way, served as start model for tomographic mapping on the basis of times of first seismic wave entries. The results were presented in the form of two-dimensional velocity maps. In sites of seismic measuring execution one has stated big variability of velocity propagation of longitudinal seismic wave in formations classified among Quarternary overburden within the range from 300 to 1800 m/s. The lowest values occurred in the zone, adjacent to the surface. Velocity changes cannot be in a simple way correlated with the structure of geological formations. This is caused by the fact that Quarternary formations occur mainly in the form of sands, gravels, dusts, clays, and rubble, in case of which the velocities of elastic waves are connected first of all with the consolidation (density) degree and water content. For these reasons the shallow seismic limits do not coincide with lithological limits, and the range of wave velocity variability for similar formations is very high. One can state that for sands the velocities change from about 300 m/s (dry and occurring directly on the surface) to about 1500 m/s for watered formations. Formations identified with the Carboniferous roof appear in the form of refraction limit with velocity within the interval 1800-2200 m/s.
Wydawca
Rocznik
Tom
Strony
33--42
Opis fizyczny
Bibliogr. 7 poz.
Twórcy
autor
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BSL4-0011-0022
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.