PL92560B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania drgan mechanicznych wykorzystywanych zwlaszcza w szybkich naziemnych pracach sejs¬ micznych.Metody badania sejsmicznego sa coraz czesciej stosowane w celu okreslenia rodzajów gruntów, w których przedmiotem badan sa warstwy umiesz¬ czone na malych glebokosciach. Badania te znaj¬ duja szczególne zastosowanie na przyklad dla po¬ trzeb górnictwa i inzynierii budowlanej.Dotychczas stosowane metody naziemnych badan sejsmicznych, wykorzystujace, jako srodki wywolu¬ jace drgania mechaniczne w badanym gruncie, u- rzadzenia oparte na materialach wybuchowych lub na swobodnie opadajacych ciezarach, nie sa zado¬ walajace. Dotychczas znane metody naziemnych badan sejsmicznych opracowane zostaly w celu lepszego poznania poszczególnych warstw geolo¬ gicznych znajdujacych sie na znacznych gleboko¬ sciach w porównaniu do zamierzonego celu wyma¬ gaja bardzo znacznych srodków technicznych. Po¬ nadto fale powierzchniowe odbite stanowiace szumy towarzyszace falom zalamanym i odbitym przez glebokie warstwy, musza byc wyeliminowane pod¬ czas obróbki sygnalów otrzymanych przez odbior¬ niki czyli geofony polaczone z emiterami drgan mechanicznych przesylanych do gruntu.Znane sa metody ulepszenia sposobów opartych na swobodnym opadaniu ciezarów, gdyz sposoby te .sa najlatwiejsze do opanowania. Znane jest na przyklad zródlo wytwarzania drgan mechanicznych skladajace sie z mlota uderzajacego w plyte u- mieszczona na gruncie. Uzyskuje sie wówczas uderzenie uniemozliwiajace przekroczenie odleglo¬ sci miedzy emiterem a odbiornikiem rzedu 80 m.Ponadto, bez wzgledu na ich rodzaj, wszystkie te urzadzenia sa klopotliwe do przenoszenia i nie mcga byc szybko przemieszczane w terenie, z jed¬ nego punktu do drugiego, z uwagi na ich duze rozmiary, a ponadto ich przenoszenie powodowa¬ loby nadmierny wzrost kosztów badania 1 kilome¬ tra gruntu.Mozna jednak niektóre sposoby sejsmicznych badan naziemnych lub morskich zastosowac do na¬ ziemnych szybkich badan sejsmicznych wykorzy¬ stywanych w inzynierii budowlanej, a zwlaszcza sposób znany pod nazwa „SOSIE", polegajacy na emitowaniu ciagu impulsów o amplitudzie w przy¬ blizeniu stalej, przy czym czas jaki uplywa miedzy dwoma impulsami przesylanymi z tego samego zródla jest krótszy od czasu odbicia o najglebsza badana warstwe.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia wytwarzajacego drgania mechaniczne wykorzystane w szybkich naziemnych pracach sejsmicznych.Cel ten osiagnieto przez opracowanie urzadzenia do wytwarzania drgan mechanicznych, którego roz¬ miary sa mniejsze, które jest wygodne w przeno¬ szeniu i niezawodne, to znaczy zdolne do emitowa- 32 5603 92 560 4 nia drgan, których amplitude mozna okreslic pod¬ czas trwania emitowania.Urzadzenie zgodnie z wynalazkiem do wytwarza¬ nia drgan mechanicznych, zwlaszcza w szybkich naziemnych pracach sejsmicznych, zawierajace ma- ¦se udarowa uderzajaca w grunt, charakteryzuje sie tym, «e czujnik jest umieszczony na/lub w poblizu masy .udarowej w odleglosci w przyblizeniu stalej od rmasy udarowej, przy czym element mechaniczny polaczony jest z masa udarowa i wprawiany w ruch posuwisto-zwrotny o czestotliwosci 0,5—100 Hzj a system pociagowy elementu mechanicznego powoduje zmiane tej czestotliwosci w czasie emi¬ towania.Wedlug innej cechy .zgodnej z wynalazkiem, w urzadzeniu co najmniej jeden odbiornik staly od¬ biera fale odbite przez grut i jest polaczony z co najmniej jednym urzadzeniem do obróbki otrzymy¬ wanych sygnalów, w tym równiez sygnalów do¬ starczanych przez czujnik.Wedlug nastepnej cechy wynalazku, sygnal wy¬ znacza amplitudy oraz momenty uderzen. Korzyst¬ nie jest, gdy czestotliwosc uderzen wynosi od 1 do 35 Hz.Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawione zo¬ stalo ^w przykladzie wykonania zilustrowanym na rysunku 1, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie w czesciowym przekroju, fig. la — czujnik w ..przekroju, fig. 2 — schemat uzytych srodków ob¬ róbki, fig. 3 i 4 — schematy zastosowania urza¬ dzenia.Urzadzenie przedstawione na fig. 1 oraz fig. 1 a zawiera rame wibrujaca 1 polaczona z elementami niezbednymi do wywolania wibracji, takimi jak silnik 2 zasilany paliwem przez przewód 3 pola¬ czony poprzez zawór 4 ze zbiornikiem 5, przy czym przyspieszenie lub zwolnienie pracy silnika 2 za¬ pewnione sa przez dzwignie przepustnicy 6 oraz ciegno transmisyjne 7.Korpus 8 polaczony jest z jednej strony z rama 1 oraz z cylindrem prowadzacym 9, a z drugiej stro¬ ny w korpusie 8 umieszczony jest korbowód z kor¬ ba, przy czym na fig. 1 przedstawiono tylko kor- bowsd.Cylinder prowadzacy 9 zawiera plaszcz pierscie¬ niowy 11 polaczony mieszkiem 12 z drugim plasz¬ czem pierscieniowym 13 polaczonym z cylindrem 14 zaopatrzonym w sprezyny. Wewnatrz cylindra 14 umieszczona jest sprezyna wibrujaca 15 oraz tlok prowadzacy 16 slizgowo przesuwany w tulei 17 i polaczony z korbowodem 10 osia 18.W dolnym koncu cylindra prowadzacego 14 za¬ montowana jest glowica 19 c ksztalcie, przystoso¬ wanym do odpowiedniego uderzenia o grunt. Na glowicy udarowej 19, korzystnie prostopadle do powierzchni wsporczej 19a, zamontowany jest co najmniej jeden czujnik elektromagnetyczny 20 sta¬ nowiacy uzwojenie 21 oraz rdzen z miekkiego ze¬ laza 21a, mogacy dostarczyc sygnal przy kazdym uderzeniu glowicy udarowej 19.Przy uruchomieniu glowicy udarowej z czesto¬ tliwoscia 0,5—100 Hh korzystnie 1—35 Hz, sygnaly wytworzone przez czujnik i przesylane przewodem 22 sa uksztaltowane w cbwcdzie 23 a nastepnie przesylane jednoczesnie do maszyny matematycznej typu „SOSIE" 24, na przyklad takiej, jak opisano we francuskim opisie patentowym nr 2 068 147, a takze do oscyloskopu kontrolnego 25.Takie uksztaltowanie sygnalów ma na celu prze- ksztalcenie kazdego z sygnalów, dostarczonych pod¬ czas kazdego uderzenia, w pojedynczy impuls o danej amplitudzie, której szerokosc jest mniejsza od dwukrotnej wartosci kroku próbkowania okre¬ slonego ponizej, przy czym impuls ten wyznacza io dokladny moment uderzenia. Sygnaly wytworzone przez czujnik 20 moga byc bezposrednio przylozone do obwodu ksztaltujacego 23 lub posrednio przez uklad emiter — odbiornik radiowy 26, 27. Taki uklad umozliwia odlaczenie urzadzenia udarowego od srodków obróbki, które pozostaja stale bez wzgledu na zmiany polozenia dokonane przez urza¬ dzenie udarowe, umozliwiajac w ten sposób zmniej¬ szenie dlugosci przewodu 22 i zapobieganie ruchom niekorzystnym dla dobrej transmisji sygnalów emi- towanych przez czujnik 20.Na wejsciu do maszyny matematycznej typu „SOSIE" przylozone sa równiez sygnaly otrzymane na elemencie odbiorczym 28, takim jak geofon i wytworzone przez odbicia i zalamania sygnalów emitowanych w poszczególnych warstwach bada¬ nego gruntu, przy czym otrzymane sygnaly prze¬ chodza najpierw przez wzmacniacz analogowy 29 w którym sa one filtrowane i wzmocnione a na¬ stepnie przylozone do maszyny matematycznej 24.Sygnaly sejsmiczne powstale z elementów odbio¬ ru i wprowadzone do maszyny matematycznej sa numerowane w/g kroku próbkowania 0,5, 1,2 lub 4 ms, a obróbka w urzadzeniu typu „SOSIE" opi¬ sanego we francuskim opisie patentowym nr i 5 1 583 239 odbywa sie w czasie rzeczywistym, wy¬ korzystujac jako odniesienie sygnaly dostarczone przez czujnik 20 i uksztaltowane jak wyzej opisa¬ no, przy czym sygnaly te oznaczaja momenty emi¬ sji, to znaczy momenty, w których glowica uda- 40 rowa uderza o badany grunt. Po danym czasie emisji, na ogól wynoszacym 30—60 sekund, zatrzy¬ many zostaje cykl obróbki, a dane sa gotowe do przesylania do kamery jednosladowej 31 stanowia¬ cej organ wizualizacji wyników, poprzez wzmac- 45 niacz 30 i/lub do pamieci magnetycznej 32 groma¬ dzacej wyniki (fig. 2).Wedlug innej cechy zgodnej z wynalazkiem, mozna uwzglednic amplitudy sygnalów dostarczo¬ nych przez czujnik. Kazdy z sygnalów dostarczo- 50 nych podczas kazdego uderzenia jest przeksztalco¬ ny w impuls pojedynczy o amplitudzie zaleznej od amplitudy sygnalu dostarczonego przez czujnik i której szerokosc jest mniejsza od dwukrotnej wartosci kroku próbkowania (objasnionego nizej), 55 przy czym impuls wyznacza jednoczesnie dokladny moment impulsu i amplitude odpowiedniego udaru na grunt.Dalsze impulsy jak równiez sygnaly sejsmiczne wytworzone przez element odbiorczy wprowadzane 60 sa do korelatora cyfrowego, który pelni funkcje wzajemnej wspólzaleznosci miedzy otrzymanymi sygnalami sejsmicznymi oraz dalszym ciagiem im¬ pulsów.Mozliwosci wprowadzania wynalazku zalezne sa 65 cd ilosci zródel emitujacych lub czujników oraz od •5 92 560 6 ilosci odbiorników znajdujacych sie w dyspozycji, jak równiez od zadanego efektu. Nizej podano spo¬ sób zastosowania przy uzyciu wyposazenia jedno¬ sladowego, przy czym zastosowanie to polega na utrzymaniu odbiornika stalego podczas gdy zródlo emitujace przemieszczane jest w pewnej odleglosci, zapewniajac w ten sposób zmienne przemieszczenie miedzy zródlem a odbiornikiem, przy czym sposób taki umozliwia za pomoca widocznych predkosci i krzywych wskaznikowych, odróznienie szumów, od doplywu zalamanych fal lub doplywu odbi¬ tych fal.Na fig. 3 przedstawiono polozenie wyjsciowe za pomoca odbiorników Rx oraz zródla emitujacego Ex.Odleglosc RiEi wyznacza przemieszczenie minimal¬ ne. Nastepnie zródlo emitujace przemieszczane jest razem z glowica udarowa 19 az do polozenia E12 przedstawiajacego przemieszczenie maksymalne z uwzglednieniem glebokosci zadanych informacji.Przemieszczajac urzadzenie od polozenia Ex do po¬ lozenia E12 razem ze zródlem i rejestrujac na od¬ biorniku Ri uzyskuje sie rejestr dwunastu sladów z krzywa przedstawiona linia ciagla.Druga seria pomiarów dokonana jest przemiesz¬ czajac uderzenie od polozenia E^ do polozenia E'12 i rejestrujac na odbiorniku R3. Tak samo poste¬ puje sie w dalszym ciagu. W ten sposób uzyskuje sie wskazniki w tym samym kierunku, tak ze wy¬ stepuje tylez segmentów pelnych, ile jest segmen¬ tów pustych.W celu wypelnienia segmentów pustych ze wskaznikami o kierunku przeciwnym, urzadzenie przemieszcza sie w kierunku przeciwnym, emitujac kolejno od polozenia E3! do polozenia E812, a na¬ stepnie od polozenia E\ do polozenia E412 i itd., rejestrujac odpowiednio na odbiornikach R4, R5 itd.Punkt z którego rozpoczyna sie przemieszczanie w kierunku odwrotnym stanowi w zasadzie punkt koncowy profilu geologicznego i podczas rejestro¬ wania na kamerze nalezy uwzglednic segmenty profili, które sa kompletowane w pózniejszym ter¬ minie.Zastosowanie to jest jedynym zastosowaniem u- mozliwiajacym, stosujac wyposazenie jednosladowe oraz jedno zródlo, ciagle przesuwanie urzadzenia bez dokonywania niepotrzebnych przemieszczen.W celu uzyskania ciaglego pokrycia w punkcie stanowiacym lustrzane odbicie bez koniecznosci przemieszczania zródla w kierunku odwrotnym, mozna zastosowac dwa zródla emisji E oraz F ste¬ rowane kolejno jedno po drugim przez tego samego operatora.Na fig. 4 przedstawiono kolejne polozenia dwóch zródel oraz odbiorników. Gdy urzadzenie udarowe zostaje przemieszczone z polozenia E1! do polozenia EJ12 urzadzenie pozostawia sie na miejscu i wyko¬ rzystuje sie drugie urzadzenie udarowe, które prze¬ mieszcza sie z polozenia F1! do polozenia F1^. Na¬ stepnie wykorzystuje sie ponownie pierwsze urza¬ dzenie i przemieszcza sie go z polozenia E2X do polozenia E212 i tak postepuje sie nadal. Taki spo¬ sób wykorzystania wynalazku zapewnia znaczna oszczednosc czasu. Pierwsze urzadzenie udarowe przemieszczane zostaje z polozenia E1! do polozenia E1^ rejestracja odbywa sie na odbiorniku Ri. Na¬ stepnie pierwsze urzadzenie pozostawia sie na miejscu i wykorzystuje drugie urzadzenie udarowe, które przemieszcza sie z polozenia F1! do polozenia F1i2» rejestrujac na odbiorniku R2. Pierwsze urza- dzenie jest ponownie uzyte i przemieszczane z po¬ lozenia E2! do polozenia E212 przy rejestracji na odbiorniku R3, po czym wykorzystane zostaje dru¬ gie urzadzenie, itd.Jak opisano, urzadzenie emisji wedlug wynalazku moze byc korzystnie wykorzystane jako zródlo emisji drgan mechanicznych w sposobach badan sejsmicznych przedstawionych przez zglaszajacego i znanych pod nazwa „SOSIE", przy czym sposoby te zostaly opisane we francuskim opisie patento¬ wym nr 1583 239 (jedno zródlo emisji) oraz paten¬ cie dodatkowym nr 2 142 122 (kilka zródel emisji) a takze we francuskim opisie patentowym nr 2 123 839.Opisane urzadzenie dotyczy nie tylko metody ba¬ dan sejsmicznych zwanej „SOSIE", lecz takze in¬ nych metod, w których rejestruje sie metody emi¬ sji, podobnie zastosowanie urzadzenia jest mozliwe przy utrzymaniu stalej odleglosci miedzy emitera¬ mi a odbiornikami, w sposób podobny do metody badan stosowanych w morskich badaniach sejs¬ micznych.W przedstawionym opisie, czujnik 20 jest bezpo¬ srednio zamontowany na glowicy udarowej 19, mozna jednak czujnik ten umiescic na plycie usy¬ tuowanej na gruncie, o która uderza glowica uda¬ rowa. Mozna równiez umiescic czujnik 20 bezpo¬ srednio na gruncie pod warunkiem, ze podczas trwania emisji odleglosc miedzy glowica udarowa a czujnikiem pozostanie w przyblizeniu stala. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do wytwarzania drgan mechanicz¬ nych wykorzystywanych zwlaszcza w szybkich na¬ ziemnych pracach sejsmicznych, zawierajace mase udarowa uderzajaca o grunt, znamienne tym, ze czujnik (20) jest umieszczony na/lub w poblizu ma¬ sy udarowej (19), w odleglosci w przyblizeniu sta¬ lej od masy udarowej, przy czym element mecha¬ niczny (10, 16) polaczony jest z masa udarowa (19) i wprawiany w ruch posuwisto-zwrotny o czesto¬ tliwosci 0,5—100 Hz, a system pociagowy <2, 6, 7) elementu mechanicznego (10, 16) powoduje zmiane tej czestotliwosci w czasie emitowania.
2. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze sygnal wytworzony przez czujnik (20) oznacza amplitude oraz momenty uderzen.
3. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, ze korzystnie czestotliwosc uderzen wynosi 1—35 Hz.
4. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze miedzy gruntem a masa udarowa (19) umiesz¬ czona jest plyta.
5. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 znamienne tym, ze co najmniej jeden odbiornik staly (28) odbiera fale odbite przez grunt, przy czym jest polaczony z co najmniej jednym urzadzeniem (24) do obrób¬ ki otrzymywanych sygnalów, przy czym urzadzenie (24) odbiera równiez sygnaly dostarczane przez czujnik (20). 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6092 560 fi-la 22 '/WWM92 560 P? Rl a El E6 H*2 ei2 O E"1 E6 E"l2 ++++++++++++ -K+ ++++++++++++++++ +,+ + + + +¦ IZ R7 ''i iii LU.kUlLU.iJ 1 ,x w E*6* a $ ¦i GD «4 R1«_£1aEt2 LU1LU11LU ¦ ¦ i I l I LUj.UXi.UlJ R2„_ EU 612 R3^_E1 oEl2 E^E^RC E*«E*-*R5 1 12 ri(t: Fiq-4 * E? Ei2 ' I OTrei J R3E + ++ + -I- + +++ + + + Fl ? Fi ooooeooooo V* E1R2 1 """ ' Z ' ' ' ' ' i i " ' ¦ 'I I I l l l I i l i l i i I EiaE!2*UrR1 E{dE]2*urR2 E?aEt2SurR5 PL