RU2040017C1 - Device for excitation of seismic waves - Google Patents

Abstract

FIELD: search for mineral resources. SUBSTANCE: device has mast, dropping weight and platform. Mast is fitted with guides on which dropping weight is mounted for movement in vertical direction. Vertically mobile plate and two inertial masses intercoupled rigidly by tie are installed between dropping weight and platform uniaxially to dropping weight and platform interconnected with the aid of cables passed over system of blocks with capability for disconnection. Platform is provided with L-shaped protrusions forming horizontal sleeves. Mast is put into pit, blocks are mounted on outer walls of L-shaped protrusions and pit. Inertial masses are placed in horizontal sleeves between restoring members for movement in horizontal direction. Plate is arranged on restoring members in pit for movement in vertical direction. EFFECT: increased operational efficiency. 2 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и может быть использовано в качестве источника сейсмических волн различной поляризации при поиске месторождений полезных ископаемых методами многоволновой сейсморазведки. The invention relates to geophysical research and can be used as a source of seismic waves of different polarization when searching for mineral deposits using multiwave seismic exploration methods.

Известно устройство для передачи кинетической энергии вертикального удара о грунт, в котором используется жесткая пластина, прилегающая к земле и покрытая слоем эластичного материала [1] Данное устройство возбуждает только монотипные продольные волны и не может быть использовано для генерации поперечных волн, что необходимо для проведения многоволновой сейсморазведки. A device for transmitting the kinetic energy of a vertical impact on the ground, which uses a rigid plate adjacent to the ground and covered with a layer of elastic material [1] This device excites only monotypic longitudinal waves and cannot be used to generate transverse waves, which is necessary for multiwave seismic exploration.

Известен источник сейсмических сигналов, содержащий силовую платформу, состоящую из излучающей плиты, с элементами связи с грунтом и вертикальной стенки, возбудителей колебаний с блоком управления, при этом возбудители колебаний выполнены в виде рабочих и исполнительных гидроцилиндров с поршнями и штоками, смонтированных крестообразно, снабженных бойками, причем бойки исполнительных гидроцилиндров снабжены устройством перемещения, связанным с блоком управления [2]
Недостаток источника в его низком коэффициенте направленности горизонтального воздействия вследствие того, что вертикальный удар производится по штоку с рабочим поршнем, опирающимся на несжимаемую и малодеформируемую жидкость. Ударное возмущение распространяется по жидкости с большой скоростью, порядка 2000 м/с, и для получения горизонтального воздействия, направленного в одну сторону, необходимо резко увеличивать длину противоположного плеча рабочего гидроцилиндра, смонтированного крестообразно. Это приводит к таким поперечным габаритам возбудителя колебаний, которые не могут быть размещены на обычных транспортных средствах.A known source of seismic signals containing a power platform consisting of a radiating plate, with elements of communication with the ground and a vertical wall, vibration exciters with a control unit, while the vibration exciters are made in the form of working and actuating cylinders with pistons and rods mounted crosswise equipped with strikers moreover, the strikers of the executive hydraulic cylinders are equipped with a moving device associated with the control unit [2]
The lack of source in its low directivity coefficient of horizontal impact due to the fact that a vertical impact is made on the rod with a working piston, based on an incompressible and slightly deformable fluid. Impact perturbation propagates through the fluid at high speed, of the order of 2000 m / s, and in order to obtain a horizontal impact directed in one direction, it is necessary to sharply increase the length of the opposite shoulder of the working hydraulic cylinder mounted crosswise. This leads to such transverse dimensions of the pathogen, which cannot be placed on conventional vehicles.

Известно устройство для возбуждения в почве поперечных волн, содержащее падающий груз (массу для нанесения удара), мачту (средство для сообщения массе скорости), платформу (элемент-мишень с поверхностью, контактирующей с почвой, которая снабжена выступающим элементом), а также жесткую опору, имеющую возможность поворачиваться относительно платформы. Мачта снабжена удлиненным жестким элементом, на конце которого жестко закреплена масса и другой конец которого шарнирно соединен с жесткой опорой, и движущим средством для поворачивания жесткого элемента [3]
Недостатками устройства являются сложность конструкции и невозможность предотвращения повторных ударов падающего груза (массы для нанесения удара) по платформе.A device is known for excitation of transverse waves in the soil, containing a falling load (mass for striking), a mast (means for communicating mass of speed), a platform (target element with a surface in contact with the soil, which is provided with a protruding element), as well as a rigid support having the ability to rotate relative to the platform. The mast is equipped with an elongated rigid element, on the end of which the mass is rigidly fixed and the other end of which is pivotally connected to the rigid support, and a driving means for turning the rigid element [3]
The disadvantages of the device are the design complexity and the inability to prevent repeated hits of the falling load (mass for striking) on the platform.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и предотвращение повторных ударов по платформе. The aim of the invention is the expansion of functionality and the prevention of repeated hits on the platform.

Предлагаемое устройство для возбуждения сейсмических волн содержит мачту, падающий груз и платформу. Мачта снабжена направляющими, на которых установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении падающий груз. Между падающим грузом и платформой установлены соосно падающему грузу и платформе связанные между собой посредством тросов, перекинутых через систему блоков с возможностью отсоединения и упругих элементов вертикально подвижная плита и две инертные массы, жестко соединенные между собой тягой. Платформа снабжена Г-образными выступами, образующими горизонтальные стаканы. The proposed device for exciting seismic waves contains a mast, a falling load and a platform. The mast is equipped with guides on which the falling load is mounted with the possibility of movement in the vertical direction. Between the falling load and the platform are installed coaxially to the falling load and the platform, interconnected by means of cables thrown through a system of blocks with the possibility of disconnecting and elastic elements vertically movable plate and two inert masses rigidly connected to each other by a draft. The platform is equipped with L-shaped protrusions forming horizontal glasses.

Мачта установлена в колодце, блоки установлены на внешних стенках Г-образных выступов и колодца, инертные массы установлены в горизонтальных стаканах между упругими элементами с возможностью смещения в горизонтальном направлении, а плита установлена в колодце на упругих элементах с возможностью смещения в вертикальном направлении. The mast is installed in the well, the blocks are installed on the outer walls of the L-shaped protrusions and the well, inert masses are installed in horizontal cups between the elastic elements with the possibility of displacement in the horizontal direction, and the plate is installed in the well on the elastic elements with the possibility of displacement in the vertical direction.

На фиг. 1 представлено устройство, поперечный разрез; на фиг.2 показана работа частей устройства после удара груза по платформе. In FIG. 1 shows a device, a cross section; figure 2 shows the operation of parts of the device after hitting the load on the platform.

Устройство для возбуждения сейсмических колебаний состоит из мачты 1 с направляющими 2, падающего груза 3, платформы 4 с грунтозацепами 5, дополнительной плиты 6, колодца 7, упругих вертикальных элементов 8, горизонтальных стаканов 9, инертных масс 10, горизонтальных упругих элементов 11, тросов 12, неподвижных блоков 13, тяги 14. A device for exciting seismic vibrations consists of amast 1 withguides 2, a fallingload 3, aplatform 4 withgrousers 5, anadditional plate 6, a well 7, elastic vertical elements 8,horizontal glasses 9,inert masses 10, horizontalelastic elements 11,cables 12 ,fixed blocks 13,traction 14.

Устройство для возбуждения сейсмических колебаний работает следующим образом. A device for exciting seismic vibrations works as follows.

На заданном пункте возбуждения колебаний продольного сейсмического профиля производят установку платформы 4 таким образом, чтобы горизонтальные стаканы 9 с инертными массами 10 были ориентированы перпендикулярно направлению профиля. Падающий груз 3 устанавливается над платформой с таким расчетом, чтобы при его соударении с дополнительной плитой 6 он занимал центральное положение. По окончании транспортных операций груз 3 плавно опускают на плиту 6 и центрируют, одновременно отсоединяя тросы 12 от инертных масс 10, при этом плита 6 вместе с грузом 3 опускается в колодец 7, сжимая элементы 8. Для производства воздействия груз 3 поднимают на заданную высоту по направляющим 2 мачты 1 и жестко фиксируют в этом положении. Одновременно с этим плита 6 под действием упругих элементов перемещается в колодце 7 в крайнее верхнее положение и свободно "плавает" на упругих элементах 8. Трос 12, например левый, присоединяют к плите 6 в ее верхнем положении через неподвижные блоки 13, для чего, слегка натягивая его, перемещают инертные массы 10 в стаканах 9 также влево, сжимая и растягивая упругие элементы 11. At a given point of excitation of oscillations of the longitudinal seismic profile, theplatform 4 is installed so that thehorizontal glasses 9 withinert masses 10 are oriented perpendicular to the profile direction. The fallingload 3 is installed above the platform in such a way that when it collides with theadditional plate 6, it occupies a central position. At the end of the transport operations, theload 3 is gently lowered onto theplate 6 and centered, while disconnecting thecables 12 from theinert mass 10, while theplate 6 together with theload 3 is lowered into thewell 7, compressing the elements 8. To produce the impact, theload 3 is raised to a predetermined height byguide 2mast 1 and rigidly fixed in this position. At the same time, theplate 6, under the action of elastic elements, moves in thewell 7 to its highest position and freely “floats” on the elastic elements 8. Thecable 12, for example, the left one, is attached to theplate 6 in its upper position through thefixed blocks 13, for which, slightly pulling it, move theinert mass 10 in theglasses 9 also to the left, compressing and stretching theelastic elements 11.

Для производства воздействия, т.е. возбуждения упругих волн продольных и поперечных одновременно, подается команда на исполнительный орган транспортного средства, который осуществляет сброс груза 3, находящегося на мачте 1. Груз начинает свободно падать, скользя по направляющим 2 мачты, и в нижней точке своей траектории ударяет по плите 6, "плавающей" на упругих элементах 8 в колодце 7. При этом плита 6 начинает движение вглубь колодца 7, сжимая упругие элементы 8 и одновременно натягивая на себя левый трос 12. Под воздействием упругих элементов 8 плита 6 останавливается. В крайней нижней точке плита 6 вытягивает трос 12, который через блоки 13 перемещает инертные массы 10, одновременно растягивая и сжимая горизонтальные упругие элементы 11, находящиеся в стаканах 9 платформы 4. Сжатые упругие элементы 8, распрямляясь, толкают плиту 6 с грузом 3 вверх, а платформу 4 вниз, и посредством воздействия через дно колодца 7 и конструктивные элементы платформы 4 передают вертикальное движение на поверхность грунта. В блоке породы, находящемся под платформой 4, происходит деформирование верхней части грунта, что вызывает появление напряжений, перпендикулярных площади опоры платформы 4 на грунт, и генерацию продольных колебаний почвы. To produce an impact, i.e. excitation of longitudinal and transverse elastic waves simultaneously, a command is issued to the executive body of the vehicle, which dumps theload 3 located on themast 1. The load begins to fall freely, sliding along the guides of the 2 masts, and at the bottom of its trajectory hits theplate 6, " floating "on the elastic elements 8 in thewell 7. In this case, theplate 6 begins to move deep into thewell 7, compressing the elastic elements 8 and at the same time pulling theleft cable 12. Theplate 6 stops under the influence of the elastic elements 8. At the extreme lower point, theplate 6 pulls thecable 12, which moves theinert masses 10 through theblocks 13, while simultaneously stretching and compressing the horizontalelastic elements 11 located in theglasses 9 of theplatform 4. The compressed elastic elements 8, straightening, push theplate 6 with theload 3 up, and theplatform 4 down, and through exposure through the bottom of thewell 7 and the structural elements of theplatform 4 transmit vertical movement to the ground surface. In the rock block, located under theplatform 4, deformation of the upper part of the soil occurs, which causes the appearance of stresses perpendicular to the area of support of theplatform 4 on the soil, and the generation of longitudinal vibrations of the soil.

Продолжая движение вверх, плита 6 освобождает трос 12 и соответственно упругие элементы 11 и массы 10 в стаканах 9. Под воздействием упругих элементов 11 грузы 10 движутся в обратном направлении (вправо). Под действием инерции массы 10 проходят положение равновесия (до удара груза 3) и, двигаясь вправо, сжимают и растягивают упругие элементы 11, которые вновь толкают массы 10 влево. Это движение происходит до тех пор, пока плита 6 вместе с грузом 3 движется вверх, создавая слабину гибких связей или левого троса 12. Передача движения инертных масс 10 по платформе 4 с грунтозацепами 5, а через них и грунту происходит по закону сохранения перемещения центра инерции замкнутой системы [4] При этом при движении инертных масс 10 влево платформа 4 смещается вправо и наоборот. Такие колебания платформы с грунтозацепами 5 вызывают появление в грунте под платформой знакопеременной деформации сдвига, что приводит к возникновению касательных напряжений в горизонтальной плоскости, параллельной поверхности основания платформы 4, и, как следствие, к излучению упругих поперечных волн. Continuing upward movement, theplate 6 releases thecable 12 and, accordingly, theelastic elements 11 and themass 10 in theglasses 9. Under the influence of theelastic elements 11, theloads 10 move in the opposite direction (to the right). Under the influence of inertia of themass 10 pass the equilibrium position (before the impact of the load 3) and, moving to the right, compress and stretch theelastic elements 11, which again push themass 10 to the left. This movement occurs until theplate 6 together with theload 3 moves upward, creating a slack of flexible connections or theleft cable 12. The movement ofinert masses 10 along theplatform 4 with thelugs 5 is transmitted, and through them to the ground occurs according to the law of conservation of movement of the center of inertia closed system [4] In this case, when theinert mass 10 moves to the left, theplatform 4 shifts to the right and vice versa. Such oscillations of the platform withlugs 5 cause the appearance of alternating shear deformation in the soil under the platform, which leads to the appearance of shear stresses in a horizontal plane parallel to the surface of the base of theplatform 4, and, as a result, to the emission of elastic transverse waves.

Для изменения поляризации поперечной волны относительно направления профиля необходимо отсоединить левый трос 12 от плиты 6 и левой инертной массы 10, а правый трос 12 присоединить к плите 6 и правой инертной массе 10 через систему неподвижных блоков 13. To change the polarization of the shear wave relative to the profile direction, it is necessary to disconnect theleft cable 12 from theplate 6 and the leftinert mass 10, and theright cable 12 to be connected to theplate 6 and the rightinert mass 10 through a system offixed blocks 13.

Данное техническое решение позволяет значительно упростить конструкцию, при этом расширить ее функциональные возможности посредством обеспечения возбуждения как поперечных, так и продольных сейсмических волн в одной и той же точке профиля. Кроме того, в устройстве используется возможность преобразования повторных колебаний инертных масс в цуг полезных сейсмических волн. This technical solution can significantly simplify the design, while expanding its functionality by providing excitation of both transverse and longitudinal seismic waves at the same point in the profile. In addition, the device uses the ability to convert repeated oscillations of inertial masses into a train of useful seismic waves.

Claims (1)

Translated fromRussian

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащее мачту, падающий груз и платформу, отличающееся тем, что мачта снабжена направляющими, на которых установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении падающий груз, между падающим грузом и платформой установлены соосно с падающим грузом и платформой связанные между собой посредством тросов, перекинутых через систему блоков с возможностью отсоединения, и упругих элементов вертикально подвижная плита и две инертные массы, жестко соединенные между собой тягой, платформа снабжена Г-образными выступами, образующими горизонтальные стаканы, мечта установлена в колодце, блоки установлены на внешних стенках Г-образных выступов и колодца, причем инертные массы установлены в горизонтальных стаканах между упругими элементами с возможностью смещения в горизонтальном направлении, а плита установлена в колодце на упругих элементах с возможностью смещения в вертикальном направлении. DEVICE FOR EXCITING SEISMIC WAVES, comprising a mast, a falling load and a platform, characterized in that the mast is equipped with guides on which the falling load is mounted with the possibility of moving in a vertical direction, between the falling load and the platform are aligned with each other by the falling load and the platform by means of ropes thrown over a system of blocks with the possibility of detachment, and elastic elements vertically movable plate and two inert masses, rigidly interconnected by traction, platform and equipped with L-shaped protrusions forming horizontal glasses, the dream is installed in the well, blocks are installed on the outer walls of the L-shaped protrusions and the well, and inert masses are installed in horizontal glasses between the elastic elements with the possibility of displacement in the horizontal direction, and the plate is installed in the well on elastic elements with the possibility of displacement in the vertical direction.

Images