Математическое моделирование и экспериментальные исследования в задачах активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками

Математическое моделирование и экспериментальные исследования в задачах активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками

Автор: Ковалевский, Валерий Викторович

Шифр специальности: 05.13.18

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2006

Место защиты: Новосибирск

Количество страниц: 336 с. ил.

Артикул: 3305533

Автор: Ковалевский, Валерий Викторович

Стоимость: 250 руб.

Математическое моделирование и экспериментальные исследования в задачах активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками  Математическое моделирование и экспериментальные исследования в задачах активной сейсмологии с мощными вибрационными источниками 

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕЗОНАНСНЫХ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ С НЕЛИНЕЙНЫМ КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ
1.1. Принципы построения резонансных вибрационных источников для глубинных исследований Земли.
1.2. Математическая модель вибрационного источника с нелинейным колебательным контуром. Система уравнений
1.2.1. Аналитические оценки основных динамических характеристик вибратора
1.2.2. Амплитудночастотные и спектральные характеристики вибратора численный расчет.
1.3. Система возбуждения колебаний и система управления.
1.3.1. Динамика гидропривода вибратора с фрикционным управлением
1.3.2. Энергетика резонансного вибрационного источника
1.3.3. Управляемость вибратора в динамических режимах. Переходные процессы
1.3.4. Стабилизация режимов постоянной частоты и фазы. Система управления вибратором.
1.4. Экспериментальное определение характеристик резонансных вибрационных источников
1.4.1. Низкочастотные гидромеханические вибраторы Г СВ, ГСВ0,
1.4.2. Результаты экспериментального определения динамических характеристик, сравнение с расчетами
Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ СВОЙСТВ
ГИДРОРЕЗОНАНСНЫХ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
2.1. Гидрорезонансная схема вибрационного источника.,.
2.2. Гидрорезонансный вибратор ГРВ5.
2.3. Г идрорезонансный вибратор ГРВ.
2.3.1 Колебательный контур вибратора ГРВ
2.3.2 Система возбуждения колебаний
2.3.3 Система управления.
2.4. Г идрорезонансный вибратор ГРВ0
2.5. Математические модели гидрорезонансных вибраторов ГРВ5, ГРВ,
2.6. Аналитические оценки резонансных характеристик
2.7. Модели системы возбуждения колебаний и системы управления.
2.7.1. Режим автоколебаний.
2.7.2. Режим вынужденных колебаний.
2.7.3. Оптимизация процессов управления гидрорезонансными вибраторами.
2.8. Компьютерная система управления гидрорезонансными вибраторами
2.8.1. Аппаратная часть системы управления.
2.8.2. Временная синхронизация процессов излучения .
2.8.3. Программное обеспечение системы управления вибратора ГРВ.
2.9. Экспериментальное определение характеристик гидрорезонансных вибраторов
2.9.1. Экспериментальные работы с вибратором ГРВ5
2.9.2. Экспериментальные работы с вибратором ГРВ
2.9.3. Экспериментальные работы с вибратором ГРВ0.
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. МОДЕЛИ СВЕРХМОЩНЫХ ВИБРАЦИОННЫХ
СЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
3.1 Моделирование сверхмощного шахтного гидрорезонансного
вибросейсмического источника.i
3.1.1. Математическая модель и система уравнений
3.1.2. Система уравнений.
3.1.3. Г раничные условия.
3.1.4. Резонансные колебания столба жидкости.
3.1.5. Динамическая задача для упругого полупространства.
3.2. Моделирование морских резонансных источников с газонаполненными
излучателями.
3.2.1. Аналитические оценки динамических характеристик источника с 8 излучателем в виде упругой сферы
3.2.2. Конструктивная схема морского резонансного источника.
3.2.3. Динамические характеристики морского вибратора с газонаполненным излучателем в виде жестких оболочек.
Выводы по третьей главе.
ГЛАВА 4. АКТИВНЫЙ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЛИТОСФЕРЫ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТОДА И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ
4.1. Исследование метрологических характеристик метода активного вибросейсмического мониторинга при использовании свипсигналов и гармонических зондирующих сигналов.
4.1.1. Мониторинг с использование свипсигналов
4.1.2. Статистические характеристики микросейсмического шума и шумов
на вибрационных сейсмограммах
4.1.3. Оценки точности определения амплитудных и временных параметров вибрационных сейсмограмм.
4.1.4. Мониторинг с использованием гармонических зондирующих сигналов
4.1.5. Метрологические аспекты измерения параметров узкополосных вибросейсмических сигналов
4.2. Оценка чувствительности метода активного мониторинга с гармоническими сигналами
4.2.1. Модель и система уравнений
4.2.2. Решение для начального поля в лучевом приближении.
4.2.3. Решение для вариаций волнового поля.
4.2.4. Аналитические оценки чувствительности метода мониторинга со стационарными волновыми полями
4.3. Экспериментальные работы по методике мониторинга при исследовании взаимосвязи вариаций параметров вибросейсмического поля с деформационными процессами, вызванными земными приливами.
Выводы по четвертой главе.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТОСЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛНОВЫХ
ПОЛЕЙ, ГЕНЕРИРУЕМЫХ ПОВЕРХНОСТНЫМИ СЕЙСМИЧЕСКИМИ ВИБРАТОРАМИ
5.1. Экспериментальные исследования акустосейсмических полей вибрационных источников.
5.2. Результаты математического моделирования.
5.2.1. Излучение акустических волн вибратором при наличии приповерхностного низкоскоростного слоя.
5.2.2. Распространение акустических волн в приповерхностном волновом канале
5.2.3. Процесс акустосейсмической индукции
Выводы по пятой главе.
ГЛАВА 6. РАЗВИТИЕ НОВЫХ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ НА ОСНОВЕ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНЫХ ВИБРАТОРОВ.
6.1. Перспективы развития активного вибросейсмического мониторинга сейсмоактивных зон
6.1.1. Общая характеристика проблемы
6.1.2. Концепция инструментальноинформационной системы для вибросейсмического мониторинга сейсмоактивных зон.
6.1.3. Экспериментальные работы по созданию полномасштабных прототипов системы для вибросейсмического мониторинга сейсмоактивных зон. Эксперименты Круг и Круг2.
Эксперимент Байкал.
6.2. Проблема глобальной сейсмической томографии Земли
6.2.1. Общая характеристика проблемы
6.2.2. Сверхмощные сейсмические источники.
6.2.3. Шахтные гидрорезонансные вибраторы.
6.2.4. Схема глобальной томографии Земли
6.3. Вибросейсмическая калибровка сейсмических станций международной
сети мониторинга.
6.3.1. Общая характеристика проблемы
6.3.2. Сейсмические исследования на профиле ДегеленБыстровка.
6.3.3. Спектральновременные характеристики калибровочных взрывов ОМЕГА.
6.3.4. Экспериментальные исследования эквивалентности волновых полей мощных взрывов и мощных вибраторов
6.3.5. Методика калибровки с применением мощных вибраторов
Выводы по шестой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


При этом вибратор должен обеспечивать постоянное совпадение фазы излучаемого сейсмосигыала с фазой опорного сигнала с точностью градуса за время от десятков минут до нескольких часов работы, что соответствует требуемой стабильности поддержания частоты колебаний 7. Это является достаточно высоким требованием для механических колебательных систем большой мощности и требует создания совершенных систем управления. Земли. Большинство невзрывных источников сейсмосигналов, разработанных и используемых в сейсморазведке на суще, являются поверхностными, т. Земли , . Для глубинных вибросейсмических исследований созданы поверхностные источники вибраторы ЦВ, ЦВ0, ГРВ с вертикальной возбуждающей силой, и вибраторы ГСВ0 и ГРВ0 с горизонтальной силой 2. В отличие от поверхностных вибраторов, в объемных источниках нагружение грунта осуществляется подачей давления в замкнутые объемы, находящиеся под дневной поверхностью, внутри упругой среды. Такие источники распространены гораздо меньше, чем поверхностные, однако известны как конкретные конструкции скважинных сейсморазведочных источников, так и разработки вибраторов для глубинных исследований с использованием скважин и полостей как излучателей сейсмосигналов , . Сверхмощный шахтный гидрорезонаисный источник, рассчитанный на вибрационные усилия Ю7 8 Н 0 тонн, реализует обе схемы нагружения вертикальное вибрационную силу на дно шахты и радиальную силу на стенки 2, , 5, 0,6. Что касается морских вибрационных источников, то особенности их конструкций связаны в первую очередь с физическими характеристиками среды, в которой они работают. Отсутствие у жидкости сопротивления сдвигу приводит к тому, что эффективное излучение упругих волн на низких частотах может производиться вибратором, работающим на определенной глубине под свободной поверхностью и периодически изменяющим свой объем , 7, 8. При этом величина изменения объема является основной характеристикой низкочастотного морского вибратора, определяющей его сейсмическую мощность. В работах , 5 предложен проект низкочастотного вибрационного источника для акваторий с частотным диапазоном Гц и мощностью несколько сотен кВт и выполнено его теоретическое обоснование. Вопросы математического моделирования процессов излучения сейсмических волн вибрационными источниками и их взаимодействие с окружающей средой рассмотрены в работах 7, 6. Для различных схем силового нагружения грунта в случае поверхностных, объемных и морских вибрационных источников возможно общее рассмотрение процесса взаимодействия вибратора с грунтом. Нагеш сг 0 при 2 0 1. Н функция Хэвисайда. Х Я IX Я сот
где Р0 амплитуда силы, и0 амплитуда скорости платформы, со частота, X комплексный импеданс. К, X действительная и мнимая часть импеданса, т, коэффициенты, со частота. Комплексная величина X , входящая в 1. В низкочастотном диапазоне, когда длина генерируемых сейсмических волн значительно превосходит характерный размер источника, импеданс X допускает явное выражение зависимости мнимой части от частоты 6,6, 3. Для источников сложной геометрии с неравномерным распределением нагрузки под Ро и щ могут пониматься интегральные, средние или приведенные значения силовых и скоростных характеристик 6. Величины т и Л в 1. Д р гаУр хЕ г, 1. Е, УР5 плотность, модуль упругости и скорость продольных или поперечных волн в грунте, г0 характерный размер излучателя. Величина действительной части Я импеданса зависит от характерного размера излучателя, свойств грунта и частоты, причем эта зависимость имеет различный вид для различных схем нагружения грунта. Присутствие в X действительной части указывает на наличие потока энергии от излучателя в среду, что в случае идеально упругого полупространства соответствует излучепию сейсмических воли, а при моделировании реального грунта может учитывать и другие виды потерь , 6, 5. Указанный вид импеданса X на низких частотах 1. В математической модели системы вибраторгрунт конкретные значения параметров, характеризующих грунт, определяются из решения динамической задачи теории упругости для каждой схемы силового нагружения грунта. В ряде случаев оказывается возможным сравнение их с экспериментальными данными , 4, 9, 4. В таблице 1.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.448, запросов: 244