UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

Ćwiczenia Terenowe z Geofizyki

Stosowanej

Ryszard DUBIEL

Radosława TOMASZEWSKA

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

Pomiary Geotermiczne

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest określenie zmian temperatury przypowierzchniowej warstwy

gruntu badanego obszaru. Zróżnicowanie temperatury gruntu może wynikać ze

zmian litologicznych, a co za tym idzie odmiennych własności termicznych różnych

typów skał. Wpływ na zmiany temperatury mogą też mieć cechy strukturalne takie

jak różna porowatość, występowanie szczelin i związany z tym różny stopień

zawilgocenia, a także głębokość zalegania zwierciadła wód gruntowych. Cel ćwiczenia

zostanie zrealizowany poprzez wykonanie pomiarów temperatury w płytkich

otworach wiertniczych, zgodnie z opisaną poniżej metodyką, a następnie prawidłowo

przeprowadzoną interpretacją wyników pomiarowych.

2. Aparatura pomiarowa

Do przeprowadzenia ćwiczenia potrzebne są:

- świdry ręczne – do odwiercenia płytkich otworów

- geotermometr GTP-2 wraz z sondami pomiarowymi

- taśmy miernicze

- zapasowy komplet baterii

- podręczny zestaw narzędzi (śrubokręt, nóż, taśma izolacyjna itp.)

- mapa badanego obszaru

- notatnik terenowy, ołówek

Geotermometr GTP-2

Umożliwia dokonanie pomiaru temperatury z dokładnością

±

0,01

o

C. Sonda

pomiarowa geotermometru wyposażona jest w precyzyjny termistor. Odczyty

temperatury wyświetlane są automatycznie, co około 4,5 sekundy zaraz po włożeniu

wtyczki sondy do gniazda aparatury,. Po włączeniu przyrządu dopiero trzeci

wyświetlany wynik jest precyzyjny i poprawny. Należy pamiętać, że po włożeniu

sondy do otworu termistor wymaga pewnego czasu, w którym jego temperatura

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

zrówna się z temperaturą skał otaczających. Czas ten może wynosić od kilku do

kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu minut, w zależności od różnicy temperatury,

dlatego też, szczególnie w upalne dni, należy unikać wystawiania sond pomiarowych

na bezpośrednie działanie promieni słonecznych. Skróci to znacznie czas

wykonywania pomiarów. Po włożeniu sondy pomiarowej do otworu wiertniczego i

odczekaniu około pięciu minut dokonujemy pomiaru. Jeśli dwa kolejne wyświetlane

odczyty nie różnią się o więcej niż

±

0,01

o

C zapisujemy wynik pomiaru. Jeśli różnica

jest większa musimy poczekać dłużej na ustabilizowanie się temperatury sondy.

3. Metodyka pomiarowa

Po wykonaniu czynności związanych z wprowadzeniem niezbędnych poprawek

(patrz

punkt 4 Poprawki)

możemy rozpocząć właściwe pomiary temperatury. Jeśli

przyjęliśmy powierzchniową metodę badawczą, pomiary staramy się wykonywać, gdy

tylko to możliwe, w regularnej siatce tzn. sąsiednie otwory wiertnicze powinny mieć

stałą odległość. W przypadku metody profilowej, stosowanej do wykrywania struktur

liniowych (uskoki, granice litologiczne) staramy się, aby profile usytuowane były

prostopadle do spodziewanego kierunku poszukiwanej struktury. Wówczas odległości

między profilami mogą być większe od odległości pomiędzy poszczególnymi punktami

w profilach. Prace rozpoczynamy od prawidłowej lokalizacji badanego obszaru na

mapie, następnie wytyczamy profile pomiarowe i wyznaczamy miejsca, w których

odwiercone zostaną otwory. Pomiary temperatury dokonujemy na dwóch

głębokościach 1 i 2 metrów, tak więc po odwierceniu 1 metra, wkładamy do otworu

sondę i po ustabilizowaniu się temperatury, dokonujemy jej odczytu. Następnie

pogłębiamy otwór do 2 metrów i ponownie mierzymy temperaturę. W trakcie

wiercenia zapisujemy w notatniku obserwacje dotyczące litologii gruntu (jego rodzaj,

frakcja, kolor, wilgotność itp.). Informacje te mogą mieć duże znaczenie w trakcie

interpretacji). Zapisujemy również godzinę pomiaru temperatury oraz numer sondy,

którą został wykonany. Przykładowy dziennik pomiarowy przedstawiony jest poniżej.

Po przeprowadzeniu pomiarów likwidujemy (zasypujemy) otwory.

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

Dziennik pomiarowy badań geotermicznych przeprowadzonych w............................. data..................

Profil

Punkt

Temperatura

na 1 m

Godzina

Nr

Sondy

Temperatura

na 2 m

Godzina

Nr

Sondy

Litologia

(uwagi)

4. Poprawki

4.1 Poprawka na wpływ dobowej fali cieplnej – w punkcie bazowym wykonujemy

pomiary kontrolne np. co godzinę. Sporządzamy wykres zależności temperatury od

czasu. Wybieramy poziom wyrównania (np. wartość temperatury z godziny 9.00).

Pomiary wykonane w terenie o innych godzinach sprowadzamy do wyznaczonego

poziomu wyrównania.

4.2 Poprawka na charakterystykę sondy – każdą sondą wykonujemy kilka pomiarów

kontrolnych np. w wodzie lub odwierconym otworze. Wyniki dla każdej sondy

uśredniamy. Wybieramy jedną sondę jako bazową i do niej sprowadzamy wyniki

pomiarów w terenie wykonanych inną sondą (dodajemy bądź odejmujemy różnicę

między sondą bazową a sondą, którą był wykonany pomiar).

4.3 Poprawka na różną głębokość otworu - w punkcie bazowym wykonujemy kilka

pomiarów w otworach o różnych głębokościach. Sporządzamy wykres zależności

temperatury od głębokości. Odczytujemy z wykresu wartość poprawki, którą należy

wprowadzić, gdy pomiar wykonany był na innej niż założona głębokość.

4.4 Poprawka na wpływ szaty roślinnej – wprowadzamy ją, gdy pomiary były

wykonywane w terenie o różnej szacie roślinnej (np. odkryty i zalesiony). Uśredniamy

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

wyniki uzyskane dla każdego typu terenu i odejmujemy od siebie. Uzyskana liczba

stanowi wartość wprowadzanej poprawki.

5. Interpretacja

Po wprowadzeniu wszystkich poprawek, obliczamy dla każdego punktu pomiarowego

wartość gradientu geotermicznego:

gdzie:

∆

T – różnica temperatury [

o

C]

∆

h – różnica głębokości [m]

Następnie przypisujemy każdemu punktowi pomiarowemu współrzędne X, Y np. w

doraźnie sporządzonym, lokalnym układzie współrzędnych. Wprowadzamy powyższe

dane wraz z wynikami pomiarów i obliczonym gradientem geotermicznym do arkusza

kalkulacyjnego. Następnym krokiem jest sporządzenie 3 barwnych map izoliniowych:

- rozkładu temperatury na głębokości 1 metra

- rozkładu temperatury na głębokości 2 metrów

- gradientu geotermicznego.

Do wykonania map może być zastosowane oprogramowanie

Golden Software Surfer

.

Analizując wykonane mapy, przeprowadzamy interpretację jakościową, a następnie

wykorzystując zebrane wcześniej informacje na temat geologii badanego obszaru

(mapy geologiczne, materiały archiwalne) oraz własne obserwacje prowadzone w

trakcie

wykonywania

pomiarów

podejmujemy

próbę

łącznej

interpretacji

geologiczno-geofizycznej.

h

T

G

∆

∆

=

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

Pomiary Magnetyczne

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie pomiarów wartości ziemskiego pola

magnetycznego (indukcji magnetycznej) na wytypowanym obszarze, a także

określenie wpływu lokalnej budowy geologicznej na zmierzone wartości. Ze względu

na charakter ziemskiego pola magnetycznego (jego krótkookresową i chwilową

zmienność) w trakcie pomiarów konieczne jest ścisłe przestrzeganie metodyki

pomiarowej. Głównym czynnikiem wpływającym na wartość pola magnetycznego jest

podatność magnetyczna skał wynikająca z różnej zawartości minerałów

ferromagnetycznych, tak więc pomiary magnetyczne umożliwiają, w sposób pośredni,

rozpoznanie zróżnicowania litologicznego i strukturalnego badanego obszaru.

Ćwiczenie zostanie zrealizowane poprzez równoległe prowadzenie pomiarów w

„terenie” oraz punkcie bazowym. Po wprowadzeniu poprawek wykonane zostaną

mapy oraz przeprowadzona ich interpretacja.

2. Aparatura pomiarowa

Do przeprowadzenia ćwiczenia potrzebne są:

- 2 magnetometry protonowe PMP-5

- 2 radiotelefony

- taśmy miernicze

- zapasowy komplet baterii

- podręczny zestaw narzędzi (śrubokręt, nóż, taśma izolacyjna itp.)

- mapa badanego obszaru

- notatniki terenowe, ołówki.

Magnetometr protonowy PMP-5

Urządzenie wykorzystuje zjawisko swobodnej precesji neutronów w jednorodnym

polu magnetycznym. Jego maksymalna dokładność wynosi 0,1 nT. Przed

rozpoczęciem pomiarów należy skręcić elementy masztu, wkręcić maszt do sondy i

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

podłączyć wtyczkę sondy do urządzenia. Po włączeniu magnetometru, ustalamy

zakres pomiarowy i ustawiamy cykl pomiarowy na pojedynczy lub automatyczny

(odczyt co 1,5, 3 lub 6 sekund).

3. Metodyka pomiarowa

Pomiary mogą być wykonywane, podobnie jak w przypadku prac geotermicznych,

metodą powierzchniową lub profilową. Prace rozpoczynamy od prawidłowej

lokalizacji badanego obszaru na mapie, a następnie wytyczamy profile pomiarowe.

Konieczne jest także wyznaczenie położenia punktu bazowego. Powinien on być

usytuowany w miejscu wolnym od źródeł zakłóceń (linie energetyczne, obiekty

metalowe, drogi, zabudowania), a także umożliwiającym dobrą łączność radiową

pomiędzy obiema grupami pomiarowymi. Pomiary wykonywane są w każdym punkcie

przy dwóch położeniach sondy: dolnym (na poziomie gruntu) i górnym. Umożliwia to

późniejsze obliczenie gradientu magnetycznego, którego wartość jest bardziej czuła

na płytko zalegające obiekty. Równocześnie wykonywane są pomiary w „terenie” i

punkcie bazowym. Moment ich wykonania należy koordynować przy użyciu

radiotelefonów. Taki sposób przeprowadzenia pomiarów pozwala na wyeliminowanie

wpływu zmian dobowych oraz chwilowych ziemskiego pola magnetycznego.

W trakcie realizacji pomiarów w punkcie bazowym należy stale obserwować mierzone

wartości. Ich skokowe zmiany mogą być spowodowane zbliżającą się burzą

magnetyczną. W takim przypadku należy przerwać pracę.

4. Poprawki

Po zakończeniu prac pomiarowych dla każdego pomiaru odejmujemy wartość

uzyskaną w terenie od wartości uzyskanej w tym samym momencie czasu w punkcie

bazowym (lub odwrotnie). Dla uproszczenia późniejszej interpretacji lepiej wybrać

taki „kierunek” odejmowania, aby na mapie przeważały wartości dodatnie.

Przeprowadzona operacja matematyczna eliminuje wpływ zmian czasowych

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

ziemskiego pola magnetycznego i pozostawia jedynie zmiany wynikające ze

zróżnicowania budowy geologicznej badanego obszaru.

5. Interpretacja

Po wprowadzeniu poprawki, obliczamy dla każdego punktu pomiarowego wartość

gradientu

magnetycznego.

Następnie

wprowadzamy

dla

każdego punktu

pomiarowego współrzędne X, Y w lokalnym układzie współrzędnych. Umożliwi to

wykreślenie 3 barwnych map izoliniowych:

- wartości ziemskiego pola magnetycznego na poziomie gruntu

- wartości ziemskiego pola magnetycznego na wysokości 2 metrów

- gradientu magnetycznego.

Do wykonania map może być wykorzystane oprogramowanie

Golden Software

Surfer

.

Analizując wykonane mapy, przeprowadzamy interpretację jakościową, a następnie

wykorzystując zebrane wcześniej informacje na temat geologii badanego obszaru

(mapy geologiczne, materiały archiwalne) oraz własne obserwacje prowadzone w

trakcie

wykonywania

pomiarów

podejmujemy

próbę

łącznej

interpretacji

geologiczno-geofizycznej.

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

Pomiary Elektrooporowe

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest rozpoznanie pionowego i poziomego zróżnicowania oporu

elektrycznego ośrodka skalnego. Opór elektryczny skał zależy od wielu czynników, z

których najważniejsze to: skład mineralny, stopień nasycenia wodą (także

mineralizacja wody gruntowej), porowatość i szczelinowatość. Badając zróżnicowanie

oporu elektrycznego jakiegoś obszaru, poznajemy w sposób pośredni jego budowę

geologiczną. Pomiary wykonywane będą dwiema metodami: profilowań i sondowań

elektrooporowych. W pierwszym przypadku układ pomiarowy zachowuje w każdym

punkcie pomiarowym stały rozstaw elektrod, a co za tym idzie stałą głębokość

penetracji. Konsekwencją tego jest rozpoznanie zmian oporu elektrycznego w

poziomie wzdłuż profilu pomiarowego. W przypadku sondowań, w każdym punkcie

pomiarowym, zwiększamy stopniowo rozstaw elektrod prądowych, zwiększając tym

samym głębokość penetracji. Łączne zastosowanie i interpretacja obu tych metod

umożliwi dokładne rozpoznanie zróżnicowania oporu elektrycznego badanego

obszaru i późniejszą interpretację geologiczną.

2. Aparatura pomiarowa

Do przeprowadzenia ćwiczenia potrzebne są:

- geoelektryczna aparatura pomiarowa np. ABEM SAS 300

- 2 bębny z kablami do podłączenia elektrod prądowych

- 2 kable do podłączenia elektrod ptencjałowych

- 4 elektrody

- taśmy miernicze

- młotki

- zapasowy akumulator

- podręczny zestaw narzędzi (śrubokręt, nóż, taśma izolacyjna itp.)

- mapa badanego obszaru

- notatnik terenowy, ołówek

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

Wykonanie pomiaru rozpoczyna się od rozłożenia taśm mierniczych. Następnie w

wyznaczonych miejscach (odległościach od środka układu O) instaluje się elektrody

(w razie potrzeby wbija młotkiem). Elektrody łączymy kablami z aparaturą

pomiarową umieszczoną w środku (O). Elektrody zewnętrzne są elektrodami

prądowymi (oznaczenie C

1

, C

2

lub A, B), a wewnętrzne potencjałowymi (oznaczenie

P

1

, P

2

lub M, N) (patrz poniższy rysunek)

Następnie ustawiamy natężenie prądu elektrycznego (najkorzystniej jest stosować

największe możliwe do uzyskania wartości natężenia prądu elektrycznego), ilość cykli

(powtórzeń) pomiaru i dokonujemy pomiaru. Wartość oporu pojawia się na

wyświetlaczu LCD. Ze względu na możliwość porażenia prądem elektrycznym, osoba

obsługująca aparaturę, dokonuje pomiaru dopiero po otrzymaniu wyraźnego sygnału

od pozostałych, że kable są już podłączone do elektrod. Pomiarów nie wolno

prowadzić w trakcie deszczu i wilgotnym środowisku np. mokrej trawie.

3. Metodyka pomiarowa

Sondowania elektrooporowe

Punkty sondowania wybieramy tak, aby równomiernie były rozmieszczone na

badanym obszarze lub zlokalizowane były w miejscach, w których spodziewamy się

różnej sytuacji geologicznej. Ze względów praktycznych, najwygodniej jest sytuować

punkty sondowań wzdłuż profili ze stałą odległością pomiędzy punktami na profilu.

Sondowania wykonujemy układem pomiarowym Schlumbergera. Wielkość

Schemat podstawowego układu pomiarowego w pomiarach elektroporowych

O – punkt pomiarowy (

ś

rodek układu), C

1

, C

2

– elektrody pr

ą

dowe, N

1

, N

2

– elektrody

potencjałowe

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

zastosowanych rozstawów elektrod zależy od lokalnych warunków geologicznych i

jest ustalana z osobą prowadzącą ćwiczenie. Sondowanie polega na cyklicznym

powtarzaniu pomiarów, przy każdorazowym zwiększeniu odległości pomiędzy

elektrodami prądowymi, aż do osiągnięcia jej maksymalnej, założonej wcześniej

wielkości. Całą procedurę powtarzamy w każdym, kolejnym punkcie.

Profilowanie elektrooporowe

W przypadku profilowań wykonanie pojedynczego pomiaru jest identyczne jak w

sondowaniach. Różnica polega na tym, że po wykonaniu pojedynczego pomiaru

przenosimy cały układ pomiarowy wzdłuż profilu o określoną odległość (krok

pomiarowy) i wykonujemy kolejny, pojedynczy pomiar przy zastosowaniu

identycznych jak poprzednio rozstawów elektrod. Profilowania przeprowadzamy

układem pomiarowym Wennera. Zastosowany rozstaw elektrod zależy od lokalnych

warunków geologicznych (głębokości, na której możemy spodziewać się zmian

litologicznych) i jest ustalany z osobą prowadzącą ćwiczenie. Profile staramy się

wytyczać prostopadle do biegu struktur geologicznych (uskok, oś fałdu, granica

litologiczna).

4. Interpretacja

Na początku, wszystkie wyniki pomiarów oporu mnożymy przez współczynnik

geometryczny układu pomiarowego. Otrzymujemy w ten sposób elektryczny opór

pozorny.

W przypadku sondowania, do interpretacji wykorzystujemy specjalistyczne

oprogramowanie (Schlumy, IPI2win, RES1D). Wynikiem interpretacji jest, dla

każdego punktu pomiarowego, geoelektryczny, warstwowy model ośrodka. Możemy

obliczyć miąższość i rzeczywisty opór elektryczny poszczególnych warstw.

W przypadku profilowania, wartości oporu pozornego dla każdego profilu,

zestawiamy na wykresie obrazującym zmiany oporu elektrycznego wzdłuż

pojedynczego profilu. Jeśli wykonane zostały pomiary na kilku blisko położonych

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

profilach dodatkowo wykonujemy mapy zmian oporu elektrycznego badanego

obszaru. Do wykonania map może być wykorzystane oprogramowanie

Golden

Software Surfer

. Kolejnym krokiem jest stworzenie modelu geoelektrycznego

badanego ośrodka oraz jego interpretacja geologiczna.

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

Pomiary Sejsmiczne

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

1. Cel ćwiczenia

Do badania szczelinowatości masywów skalnych, rozpoznania stopnia spękania,

anizotropii oraz orientacji przestrzennej systemów spękań wykorzystana może być z

powodzeniem metoda płytkiej sejsmiki refrakcyjnej.

W ramach praktyk studenci zapoznają się z aparatura pomiarową, wykonają

profilowania/sondowania

refrakcyjne,

oraz

wykonają

prostą

interpretację

zarejestrowanych rekordów sejsmicznych.

Przy sondowaniach stosujemy rozstaw 12 (24) geofonów pomiarowych. Prowadzenie

profilowań sejsmicznych będzie polegało na wykonaniu wzdłuż wytyczonego profilu

serii sondowań sejsmicznych w taki sposób, aby możliwe było ciągłe śledzenie

granicy refrakcyjnej.

2. Aparatura pomiarowa

Do przeprowadzenia ćwiczenia wykorzystujemy przenośną aparaturę sejsmiczno-

inżynierską. Jest to 12-kanałowa/24-kanałowa aparatura sejsmiczna umożliwiająca

sumowanie sygnałów z kolejnych wzbudzeń. Moduł rejestrujący aparatury

zbudowany jest na bazie komputera. Komputer wyposażony jest w duży wyświetlacz

ciekłokrystaliczny. Urządzenie może być zasilane ze źródła prądu stałego o napięciu

10-30V. W skład zestawu pomiarowego wchodzi:

-

aparatura sejsmiczno-inżynierska

-

12-kanałowy/24-kanałowy kabel sejsmiczny z wejściami rozmieszczonymi co

12.5 m, w które można wpinać geofony.

-

12 geofonów/24 geofony + 1 geofon startowy

-

kabel łączący geofon startowy z przyrządem pomiarowym

-

zasilanie aparatury

-

8-kg młot do wzbudzania fali

-

metalowa płytka

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

3. Metodyka pomiarowa

Wykonanie ćwiczenia, rozpoczynamy od wytyczenia kilku profili, wzdłuż których

będziemy przeprowadzać profilowanie sejsmiczne. W tym celu rozciągamy taśmę

mierniczą. Każdy profil sejsmiczny składa się z 12/24 geofonów pionowych. Odstęp

między geofonami wynosi 5 m. Geofon startowy umieszczamy kolejno na –5m od

pierwszego geofonu, następnie na 0 m (obok pierwszego geofonu startowego), na

27.5/57.5 m profilu pomiarowego, 55/115 metrze oraz 60/120 metrze (5 metrów za

ostatnim geofonem). Schemat rozmieszczenia dla 12 geofonów pionowych oraz

geofonu startowego przedstawiono na poniższym rysunku.

Dla każdego sondowania sejsmicznego rejestrujemy pięć rekordów pomiarowych

wzbudzając falę sejsmiczną odpowiednio na –5 m, 0 m, 27,5/57.5 m, 55/115 m oraz

60/120 metrze. Falę sejsmiczną wzbudzamy za pomocą młota o wadze 8 kg.

Rejestrujemy czasy pierwszych wstąpień fali P, na podstawie których sporządzamy

hodograf dla pojedynczego sondowania. Następne sondowania wykonujemy

przemieszczając rozstaw geofonów tak, aby dwa pierwsze geofony pomiarowe tego

sondowania był dwoma ostatnimi geofonem sondowania poprzedniego. Schemat

prowadzenia kolejnych sondowań (12 geofonów pomiarowych) wzdłuż profilu

pokazano na poniższym rysunku.

G

1

G

2

G

3

G

4

G

5

G

6

G

7

G

8

G

9

G

10

G

11

G

12

PW

1

PW

2

PW

3

PW

4

PW

5

Schemat rozmieszczenia geofonów pomiarowych – G

1,2

geofonu

startowego -

oraz punktów wzbudzania – PW

1,2

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

4. Interpretacja

Po zakończeniu prac terenowych, zgraniu rekordów zapisanych w pamięci urządzenia

przystępujemy do interpretacji za pomocą jednego z programów np.

SEISIMAGER,

SEISVIEW

.

Rezultatem końcowym jest przekrój sejsmiczny obrazujący zmienność własności

sprężystych ośrodka. Opierając się na wyznaczonych głębokościach granicy

refrakcyjnej wykreśla się przekroje głębokościowe, które następnie koreluje się z

budową geologiczną badanego obszaru.

G

1

G

2

G

3

G

4

G

5

G

6

G

7

G

8

G

9

G

10

G

11

G

12

5m

G

1

G

2

G

3

G

4

G

5

G

6

G

7

G

8

G

9

G

10

G

11

G

12

SONDOWANIE 1

SONDOWANIE 2

PW

1

PW

2

PW

3

PW

4

PW

5

Schemat prowadzenia serii sondowa

ń

wzdłu

ż

wytyczonego profilu sejsmicznego

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy

Uniwersytet

Ś

l

ą

ski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Uni

ę

Europejsk

ą

w ramach Europejskiego Funduszu

Społecznego

Zalecana literatura

Kearey P., Brooks M., Hill I., 2002,

An Introduction to Geophysical Exploration

.

Blackwell Science Ltd.

Lowrie W., 2007,

Fundamentals of Geophysics

. Cambridge University Press.

Milson J., 2003,

Field Geophysics

. John Wiley&Sons Ltd.

Telford W.M., Geldart L.T., Sheriff L.E., 1990,

Applied Geophysics

. Cambridge

University Press.