Моделирование частотной дисперсии диэлектрической проницаемости мерзлых геологических сред и ее влияния на переходную характеристику незаземленной петли

• Автор: Артеменко, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 04.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. быстропротекающие процессы ВП - ИНДИКАТОР МЕРЗЛОГО СОСТОЯНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
1.1.0 некоторых проблемах мерзлотной геофизики
1.2. Анализ результатов съемок МПП в северных районах и перспективы использования для геокриологического картирования быстропротекающей ВП в мерзлых породах
1.3. Результаты натурного эксперимента в Муйской долине
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТНОЙ ДИСПЕРСИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МЕРЗЛЫХ ПОРОД
2.1. Краткие сведения о структуре и процессах формирования
мерзлых дисперсных пород
2.2. Электрические свойства мерзлых дисперсных пород
2.2.1. Удельное электрическое сопротивление на
постоянном токе
2.2.2. Поляризуемость
2.2.3. Диэлектрическая проницаемость
2.3. Анализ моделей, объясняющих низкочастотную дисперсию диэлектрической проницаемости мерзлых пород
2.3.1 .Компонентная модель и "макродиполь" Фролова
2.3.2."Природные конденсаторы" Сидорова
2.3.3. Модель Кожевникова - первое приближение
2.3.4. Пленочный эффект в увлажняемых крупнодисперсных системах (Духин, Сорокина, Челидзе)
2.3.5. Обобщенная модель
2.4. Моделирование эффекта Максвелла-Вагнера в мерзлых крупнодисперсных породах с порфировой структурой
2.4.1. Эффект Максвелла-Вагнера в гетерогенных средах
с порфировой структурой

2.4.2. Результаты моделирования
2.4.3. Обсуждение результатов
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНДУКЦИОННО-ВЫЗВАННОЙ
ПОЛЯРИЗАЦИИ В МЕРЗЛЫХ ТОЛЩАХ
3.1. ВПИ в мерзлых средах: физика явления и параметры, используемые для описания
3.1.1. Эффективные параметры геологической среды и модель
Коул-Коул
3.1.2. Процесс поляризации мерзлой горной породы
3.1.3. Связь между параметрами формулы Дебая, удельной электропроводностью и поляризуемостью мерзлой
горной породы
3.1.4. Воздействие импульсного незаземленного источника (петли) на мерзлые породы: фундаментальные и поляризационные токи
3.2. Моделирование переходных характеристик незаземленной
петли в присутствии мерзлых геологических сред
3.2.1. Обоснование геоэлектрической модели мерзлой породы
на уровне "параметров" среды
3.2.2. Обоснование типов и параметров геоэлектрических
моделей на макроуровне
3.2.3. Представление результатов моделирования
3.2.4. Однородное полупространство
3.2.5. Двухслойная среда с мерзлым верхним слоем
3.2.6. Двухслойная полупространство с талым верхним слоем
3.2.7. Обсуждение результатов
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ.
Широкое распространение льдов и мерзлых пород предопределяет их значительное влияние на хозяйственную деятельность человека. Общая площадь зоны многолетней мерзлоты - криолитозоны составляет около 25% суши Земли, а в России она занимает примерно 50% территории, включая многие горнорудные, нефтяные, угольные и другие районы разведки, разработки и добычи полезных ископаемых.
При освоении северных регионов приходится постоянно сталкиваться с непредсказуемым, “коварным” поведением многолетнемерзлых пород и подземных льдов, обусловленным высокой стоимостью горных работ, в первую очередь - бурения. Даже в том случае, когда расстояние между скважинами и/или горными выработками невелико, получаемые в результате их опробования данные носят локальный характер, что отрицательно сказывается на их представительности и приводит к значительным погрешностям в оценке инженерно-геологических, криологических и других параметров. Это связано с тем, что определяемые с помощью стандартного инженерногеологического опробования параметры грунтов относятся к объемам, измеряемым кубическими дециметрами, реже метрами, в то время как для надежного геокриологического прогноза необходимо располагать интегральными инженерно-геологическими характеристиками гораздо больших объемов верхней части геологического разреза (ВЧР). В литературе данная проблема известна как “влияние масштабного фактора” (Огильви, 1990.)
Решению указанных проблем способствует привлечение геофизических методов, среди которых одна из ведущих ролей отводится электроразведке методом сопротивлений на постоянном или переменном низкочастотном токе (Акимов и др., 1979; Методы региональных
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТНОЙ ДИСПЕРСИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МЕРЗЛЫХ ПОРОД
Согласно общепринятым представлениям мерзлые горные породы подразделяются на (Ершов, 1990; Фролов, 1976,1998):
1) ледяные образования, являющиеся практически мономинеральны-ми породами - снег, фирн, льды ледников, ледяные покровы открытых акваторий, в том числе морские льды, а также наледи и подземные льды;
2) породы, содержащие лед как один из породообразующих минералов и представляющие собой полиминеральные геологические образования.
При решении горно-геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических задач в районах с суровым климатом чаще всего приходится «иметь дело» с породами второй группы, среди которых особое место занимают дисперсные грунты - пески, супеси, глины, песчано-глинистые и крупнообломочные отложения, коры выветривания и др.
При описании физических свойств мерзлых грунтов и анализе протекающих в них процессов удобно в качестве «базовой» или «стартовой» использовать модель крупнодисперсного грунта, - например, песка. Это связано с тем, что переход крупнодисперсных грунтов из талого в мерзлое состояние происходит при небольших отрицательных температурах и в значительно более узком температурном диапазоне, чем это имеет место в случае мелкодисперсных грунтов. В большинстве случаев крупнодисперсные грунты в мерзлом состоянии характеризуются массивной криогенной текстурой. Такая текстура, будучи наиболее простой, дает возможность создавать пригодные для численного моделирования параметризованные физико-геологические модели мерзлых сред.