Гравиметрический способ обнаружения подземных неоднородностей

 

Использование: для обнаружения подземных неоднородностей, при поиске подземных инженерных сооружений, их дефектов, а также пустот, камней. Сущность изобретения: с целью увеличения отношения приращений измеряемого гравиметром параметра колебаний к ускорению силы тяжести одновременно с возбуждением свободных колебаний кругового маятника создают в вертикальном к поверхности земли направлении вынужденные колебания точки подвеса маятника по закону, обеспечивающему максимальное отношение приращений измеряемого гравиметром параметра колебаний к ускорению силы тяжести, определяют приращение ускорения силы тяжести по разности числа колебаний маятника в опорном и рядовых пунктах, измеренных от начальной амплитуды колебаний до амплитуды, составляющей 0,1 от начальной, и по полученным величинам судят о наличии подземных неоднородностей. 1 ил.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для обнаружения подземных неоднородностей, при поиске подземных инженерных сооружений, их дефектов, а также пустот, камней и т.д.

Наиболее близким к изобретению является способ обнаружения подземных неоднородностей, использующий колебания кругового маятника с неподвижной точкой подвеса. По этому способу измеряют период свободных колебаний маятника с неподвижной точкой подвеса в опорном и рядовых пунктах, производят усреднение и определяют отклонение периода, а через него определяют отклонение ускорения силы тяжести. По изменению ускорения силы тяжести судят о наличии подземной неоднородности.

Основной недостаток способа кругового маятника с неподвижной точкой подвеса малое отношение отклонений измеряемого параметра колебаний к ускорению силы тяжести. Это отношение характеризует чувствительность гравиметра. К недостаткам этого способа следует отнести уменьшение чувствительности за счет эффекта сокачания маятника и требование высокой точности pегистрации периода колебаний маятника.

Технической задачей, решаемой изобретением, является упрощение способа, что достигается путем увеличения чувствительности, т.е. путем увеличения отношения отклонений измеряемого параметра колебаний к ускорению силы тяжести. Увеличение этого отношения позволяет перейти при сохранении точности измерений к более простому для измерений параметру колебаний числу колебаний маятника от начальной амплитуды до амплитуды, составляющей 0,1 от начальной, упростить систему регистрации, увеличить стабильность измерений по отношению к внешним воздействиям. Приборы, работающие по предлагаемому способу, имеют меньшие вес, габариты, потребляемую мощность, их можно изготовить переносными и удобными для поиска подземных неоднородностей.

Указанная техническая задача решается за счет того, что одновременно с возбуждением свободных колебаний кругового маятника создают в вертикальном к поверхности земли направлении вынужденные колебания точки подвеса по закону, обеспечивающему максимальное отношение приращений измеряемого гравиметром параметра колебаний к ускорению силы тяжести, определяют приращение силы тяжести по разности числа колебаний маятника в опорном и рядовых пунктах, измеренных от начальной амплитуды колебаний до амплитуды, составляющей 0,1 от начальной, и по полученным величинам судят о наличии подземных неоднородностей.

Вынужденные колебания точки подвеса маятника производят по условию h 2lsinsin где h величина перемещения точки подвеса маятника; l длина маятника; угол максимального отклонения маятника; угол текущего отклонения маятника, а значение приращения ускорения силы тяжести в рядовом пункте определяют по формуле g akgn где q значение ускорения силы тяжести на опорном пункте; k коэффициент, учитывающий трение в точке подвеса маятника; n разность числа колебаний в опорном и рядовых пунктах, измеренных от начальной амплитуды колебаний маятника до амплитуды, составляющей 0,1 от начальной амплитуды; q числовой коэффициент.

В предлагаемом способе вынужденные колебания точки подвеса маятника приводят к квазиустойчивому режиму колебаний, для которого можно получить резкое увеличение чувствительности параметров колебаний маятника к изменению ускорению силы тяжести, что позволяет перейти к более простому методу регистрации колебаний.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит источник 1 питания, к которому подключен двигатель 2. Двигатель соединен через редуктор 3 с кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из водила 4, кривошипа 5, ползуна 6 и направляющих 7. Точка 8 подвеса маятника закреплена на конце ползуна 6. Нить 9 маятника соединяет точку 8 подвеса маятника и груз 10. Груз маятника может фиксироваться стопором 11 в точке начального отклонения. Шкала 12 служит для отсчетов угла отклонения маятника. Механическая связь 13 между стопором и источником 1 питания позволяет осуществить одновременно освобождение груза 10 и подключение двигателя 2 к источнику 1 питания.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Возбуждают свободные колебания маятника, освобождая груз 10 маятника от стопора 11. Одновременно с началом свободных колебаний за счет механической связи двигатель 2 подключают к источнику 1 питания и через редуктор 3 приводят в действие кривошипно-шатунный механизм, состоящий из водила 4, кривошипа 5, ползуна 6 и направляющих 7. В результате этого одновременно со свободными колебаниями маятника создают вынужденные колебания точки 8 подвеса маятника. Взаимодействие собственных и вынужденных колебаний приводит к квазиустойчивому режиму.

Формула изобретения

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ, включающий измерение параметров свободных колебаний кругового маятника на опорном и рядовых пунктах, определение величины приращения ускорения силы тяжести и суждение по полученным величинам о наличии подземных неоднородностей, отличающийся тем, что одновременно с возбуждением свободных колебаний кругового маятника создают в вертикальном к поверхности земли направлении вынужденные колебания точки повеса маятника, удовлетворяющие условию


где h - величина перемещения точки повеса маятника;
l - длина маятника;
- угол макмального отклонения маятника;
v - угол текущего отклонения маятника;
а значение ускорения силы тяжести в рядовом пункте определяют по формуле

где g - значение ускорения силы тяжести на опорном пункте;
К - коэффициент, учитывающий трение в точке подвеса маятника;
n - разность числа колебаний маятника в опорном и рядовых пунктах, измеренных от начальной амплитуды колебаний до амплитуды, составляющей 0,1 от начальной амплитуды;
a - числовой коэффициент.

РИСУНКИ

Рисунок 1