UNIVERZITET U NOVOM SADU
TEHNIČKI FAKULTET „MIHAJLO PUPIN“
Seminarski rad
Industrijska geofizika
Seizmičke metode, reflektivna i refraktna metoda
Profesor: Student:
elastičnih talasi. Na seizmički valić djeluju nelinearni (plastične deformacije i trenje) i
linearni procesi (elastične deformacije izazvane prijelazom kinetičke u potencijalnu
energiju čestica i obratno), što u konačnici rezultira pojavom seizmičkog vala manje ili više
poznatih karakteristika, koji se širi podzemljem.
2.Seizmičke metode istraživanja
Od seizmičkih metoda istraživanja koje su u novije vreme sa razvojem digitalne elektronike
doživjele značajan razvoj i koji im je omogućio razvoj tomografskih tehnika prikaza
rezultata istraživanog podzemlja u 2D i 3D grafičkim sistemima, široku primenu u praksi
imaju:
2.1. Refrakciono seizmičke metode
Za uspešnu primenu direktnih i regresivnih metoda obrade podataka seizmičke refrakcije
(plus-minus metoda, metoda talasnog fronta, CMP-metoda, GRM-metoda i sl.), kod
određivanja granica različitih sredina po dubini treba postojati tzv. normalan niz brzina, što
znači da se materijali veće brzine širenja elastičnog talasa trebaju nalaziti ispod onih s
manjom brzinom. Ovaj uslov je do sada predstavljao glavno ograničenje za primenu
refrakcijske metode jer je inverzija brzina česta pojava u prirodi, npr. u kršu kod pojave
kaverni, zatim razlomljenih krečnjaka ispod kompaktnih, flišnih lapora ispod krečnjaka i sl.
Uvođenjem novih metoda obrade podataka inverznim modeliranjem, što je bilo moguće
zahvaljujući razvoju jakih i brzih personalnih računara, ovo ograničenje je praktično
uklonjeno i u značajnoj meri je povećan domen u primeni refrakcijske seizmičke metode u
rešavanju kompleksnih geoloških problema. Glavnu primenu refrakciono-seizmičke
metode imaju u oblasti geotehnike gdje se izvanredni rezultati istraživanja postižu do
dibina od cca 40 m. Sa većim dubinama istraživanja cena istraživanja značajno raste, a
kvalitet i kvantitet rezultata istraživanja opada. Refrakciono-seizmička istraživanja se
uglavnom koriste u stenskim masivima koji se odlikuju povoljnom konstelacijom
ograničavajućih faktora za njuhovu primenljivost do dubina ispod 100m, odnosno u praksi
se to uglavnom svodi na dubine ispod 60m i podpovršinske segmente stjenskog masiva u
kom prisustvo podzemnih voda dovodi do značajnog pogoršanja fizičko-mehaničkih
karakteristika stjenskih masa u uslovima njihovog prirodnog zaleganja.
3. P (longitudinalni) talasi - Delta t-V metoda (WET - tomografija)
Metoda obrade refrakcijskih podataka inverznim modeliranjem - Delta - t-V metoda je
uvedena u praksu 1999. godine premda su joj teorijsku osnovu dali autori: Gebrande i
Miller još 1985. godine. Po njoj se dobije kontinuiran raspored brzina s dubinom ispod
svakog geofonskog mjesta pri čemu se uključuju: vertikalni gradijenti brzina, linearni
porast brzine s dubinom i inverzni rasporedi brzina. Prikaz u vidu Delaunay-ve
Triangulacije pruža najpovoljniji oblik za identifikaciju strukturne građe istraživanog
segmenta stjenskog masiva. Prikaz u vidu Modifikovane Delaunay-ve Triangulacije ima za
cilj da prikaže prostornu poziciju u 2D presjeku blokova stjenskih materijala sa sličnim
fizičko-mehaničkim karakteristikama, što je od izuzetnog značaja za oblast geotehnike u
slučaju kada litološki sastav stjenskog materijala nema bitnog uticaja, odnosno presudnu
ulogu imaju fizičko mehanička svojstva stjenskog materijala i strukturno-tektonska građa
stjenskog masiva u kombinaciji sa ostalim montan-geološkim, hidrogeološkim i
inžinjersko-geološkim uslovima prirodnog zaljeganja stjenskog masiva u zoni istražnog
prostora. Prikazi po Kriging-u i u vidu: Natural Neighbor, predstavljaju standardni oblik
prikaza rezultata refrakcijskih istraživanja uz primjenu inverzne Delta-t-V metode i
pogodan je za oblast geologije, hidrogeologije i baznih oblasti inžinjerske geologije.
3.1. Oblast primjene:
- Geologija: Litostratigrafska identifikacija stjenskog materijala u stjenskom masivu
istražnog prostora (identifikacija genetskih tipova površinskih pokrivača i njihov litiloški
sastav po površini terena i dubini zaljeganja uz definisanje njihove prostorne pozicije i
dimenzija u 2D presjeku trase refrakcionog profila) i identifikacija strukturno-tektonske
građe stjenskog masiva u 2D presjeku trase refrakcionog profila.
- Hidrogeologija: Kvantitativna ocjena hidrogeoloških karakteristika stjenskih masa i
hidrogeoloških uslova u stjenskom masivu istražnog prostora (analiza uslova
prehranjivanja podzemnih voda, kroz analizu hidrogeoloških funkcija I vodopropusnosti
stjenskih masa i uslova dreniranja, te njihova dispozicija u građi stjenskog masiva i sl.).
- Inžinjerska geologija: Kvantitativna ocjena inžinjersko-geoloških uslova stjenskog masiva
u zoni istražnog prostora, definisanje položaja, dubine i načina zaljeganja klizne ravni pri
istraživanju klizišta - osnovne stjene (definisanje litofacijalnog sastava i prostornog
položaja geološkog substrata i geoloških struktura), identifikacija dubine nestabilnosti,
položaj, orjentacija, nagib pukotina, analiza stabilnosti prirodne padine i sl..
- Geomehanika: U kombinaciji sa MASW metodom - S (transverzalni) talasi vrši se
definisanje dinamičkih fizičko-mehaničkih parametara stjenskih masa na bazi koji se
identifikuju uslovi stabilnosti stjenskih masa (poissonov koeficijent), putem korelacionog
povezivanja sa statičkm fizičko-mehaničkim parametrima definisanim laboratorijskim
geomehaničkim ispitivanjima uzoraka tla litoloških sredina izdvojenih refrakcionom
seizmikom, vrši se njihov transfer na sve segmente stjenskog masiva koji su zahvaćeni
dubinskim refrakcionoseizmičkim presjekom.
analizom izračunava se kriva disperzije površinskog talasa. Iz krive disperzije inverznim
modeliranjem se dobija raspodjela brzina Raylegh-ovog površinskog talasa. Ove brzine se
preračunaju u brzine širenja poprečnog S talasa (Vs ), koristeći se poznatim teorijskim
odnosom:
Vs = VR/0,9194
Za svaki od dobijenih snimaka vrši se spektralna analiza i kao konačan rezultat se dobije
dubinska raspodjela brzina S talasa. Na bazi dubinske raspodjele brzina poprečnih „S“
talasa - MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) metoda, u skladu sa eurokodom 8
vrši se klasifikacija tipova tla prema glavnim karakteristikama površinskih naslaga
Tabela 1. Klasifikacija tipova tala prema glavnim mehanickim karakteristikama površinskih naslaga
prema eurokokodu 8.
Tip
zemljišta Opis stratigrafskog profila
VS,30[m/s]
NSPT
[br. ud. /30
cm]
Cu [kPa]
A
Stijena ili slične geološke formacije s najviše 5 m
slabog materijala na površini.
> 800
-
-
B
Naslage vrlo zbijenog pijeska, šljunka ili vrlo krute
gline debljine nekoliko 10-aka m, sa svojstvom
postupnog poboljšanja mehanickih svojstava s
dubinom
360 - 800
> 50
> 250
C
Naslage zbijenog ili srednje zbijenog pijeska,
šljunaka ili krutih glina debljine od nekoliko desetka
do nekoliko stotina metara
180 - 360
15 – 50
70 - 250
D
Naslage rahlih do srednje zbijenih ekoherentnih tala
(sa ili bez slojeva mekog koherentnog tla) ili
prevladavajuce meka do cvrsta koherentna tla
< 180
< 15
< 70
E
Profil tla izgraden od površinskih naslaga aluvija s
vrijednostima Vs za tipove tla C ili D, debljine 5-
20m, ispod kojih se nalazi kruci materijal s
vrijednostima Vs>800 m/s.
-
-
-
S1
Naslage koje su u potpunosti izgradene ili sadrže sloj
meke gline/praha s visokim indeksom plasticnosti
(PI >40) i visokom vlažnosti, a cija debljina je 10 m ili
više
< 100
-
10 - 20
S2
Naslage tala podložnih likvefakciji, osjetljive gline ili
bilo drugi profil tla koji nije naveden u tipovima od A
do S1
-
-
-
