Визначення інженерно-геофізичних параметрів ґрунтів на будівельних майданчиках і для сейсмічного мікрорайонування (методична і метрологічна складові технології)
DOI:
https://doi.org/10.24028/gzh.v44i1.253708Ключові слова:
ґрунти (приповерхневі гірські породи), зона аерації, рівень ґрунтових вод, комплекс гамма-каротажу, гамма-гамма-каротажу і нейтрон-нейтронного каротажу, методичне і метрологічне забезпечення, інженерно-геофізичні параметри, сейсмічне мікрорайонування, геофізична технологіяАнотація
Для забезпечення надійної та довгострокової служби висотних житлових будинків, важливих промислових, інфраструктурних та інших об’єктів необхідні інженерно-геологічні дослідження ґрунтів (приповерхневих гірських порід) як основи споруд. Для запобігання потенційній небезпеці руйнації вказаних об’єктів потрібно також проводити мікросейсмічні дослідження приповерхневого геологічного середовища, узгодивши отримані результати з інженерно-геологічними параметрами в розрізі опорних свердловин. Інженерно-геологічні параметри, визначені за допомогою геофізичних методів, називають інженерно-геофізичними параметрами.
В Інституті геофізики НАН України для розв’язання інженерно-геофізичних задач, у тому числі сейсмічного мікрорайонування, створено сучасну технологію дослідження ґрунтів на основі апаратурно-методичного комплексу радіоактивного каротажу у складі гамма-каротажу (ГК), гамма-гамма каротажу (ГГК) і нейтрон-нейтронного каротажу (ННК). У статті наведено результати розробки адекватного методичного і метрологічного забезпечення комплексу РК як ключової складової технології.
Комплексування ГК, ГГК і ННК (з урахуванням апріорних даних) і використання запропонованих підходів дає можливість визначати широкий набір інженерно-геофізичних параметрів: густину, пористість, вологість, рівень ґрунтових вод, вміст глини, вміст глинистих мінералів, коефіцієнт водонасиченості, густину сухої породи та ін. Показано особливості отримання параметрів за комплексом радіоактивного каротажу в зоні аерації та в зоні повного водонасичення з урахуванням впливу на визначувані параметри глинистого компонента. Ефективність технології продемонстрована на конкретних прикладах і підтверджена незалежними лабораторними вимірюваннями.
Посилання
Alexander, T., Baihly, J., Boyer, C., Clark, B., Waters, G., Jochen, V., Le Calvez, J., Lewis, R., Miller, C.K., Thaeler, J., & Toelle, B.E. (2011). Shale Gas Revolution. Oilfield Review, 23(3), 40—55.
Bhuyan, K. & Passey, Q.R. (1994). Clay estimation from GR and neutron-density porosity logs. Transactions of SPWLA 35th Annual Logging Symposium. June 19—22, 1994, Tulsa, USA.
Bondarenko, M.S., Dokuka, O.M., Karpenko, A.V. & Kulyk, V.V. (2013). Computer program «Complex interpretation of borehole investigations of near-surface rocks». Ukraine. Certificate of registration № 52432 (in Ukrainian).
Bondarenko, M. & Kulyk, V. (2015). Method for determining density parameters of sandshale rocks by the radioactive logging complex. Ukrainian useful model patent № 95931 (in Ukrainian).
Bondarenko, M.S. & Kulyk, V.V. (2016). Method for determining porosity of gas reservoirs by the radioactive logging complex. Ukrainian useful model patent № 109946 (in Ukrainian).
Bondarenko, M. & Kulyk, V. (2017). Determination of basic gas reservoir parameters from radioactive logging taking into account PT-conditions. Nafta-Gaz, (3), 11—17. http://doi.org/10.18668/NG.2017.03.
Bondarenko, M., Kulyk, V., Dmytrenko, O., Danyliv, S., Stasiv. O. & Karmazenko, V. (2021). Physical modelling for density measurement of near-surface rocks, by wireline logging and logging while drilling. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv: Geology, (1), 35—41. http://doi.org/10.17721/1728-2713.92.05 (in Ukrainian).
Bondarenko, M., Kulyk, V. & Yevstakhevych, Z. (2018). Petrophysical parameters of near-surface sandshale rocks based on radioactive loggings. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv: Geology, (1), 46—52. http://doi.org/10.17721/1728-2713.80.06.
Bondarenko, M.S., Kulyk, V.V. & Yev¬sta¬khe¬vych, Z.M. (2019). Geophysical methods for determining the parameters of the ground mass under the projectible and existing structures. Section of report on departmental project «Development of investigation methods of the seismicity of the Ukraine territory and estimating the parameters of seismic hazard of sites of important and environmentally hazardous objects» № 0118U001918. Kyiv, Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 35 p. (in Ukrainian).
Coe, J.T., Brandenberg, S.J., Ahdi, S. & Kordaji, A. (2018). Geophysical methods for determining the geotechnical engineering properties of earth materials. Philadelphia: Temple University, 327 p. Retrieved from https://dot.ca.gov/-/media/dot-media/programs/research-innovation-system-information/documents/final-reports/ca17-2111-finalreport-a11y.pdf.
Deineko, S.I. (2007). System monitoring of the state of hazardous geological processes on the territory of operating power facilities (on the example of the Rivne NPP). Extended abstract of candidate’s thesis. Kyiv, 20 p. (in Ukrainian).
Dobrynin, V.M. (Ed.). (1988). Interpretation of oil and gas well logging results. Moscow: Nedra, 476 p. (in Russian).
Dobrynin, V.M., Vendelshteyn, B.Yu. & Kozhev¬ni¬kov, D.A. (2004). Petrophysics (rock physics). (2nd ed.). Moscow: Oil and gas, 368 p. (in Russian).
Ellis, D.V. & Singer, J.M. (2008). Well Logging for Earth Scientists. (2nd ed.). Dordrecht: Springer, 692 p.
Ferronskiy, V.I., Danilin, А.N., Dubinchuk, V.Т., Goncharov, V.S. & Seletskiy, Yu.B. (1977). Radioisotope methods of investigations in engineering geology and hydrogeology (2nd ed.). Moscow: Atomizdat, 204 p. (in Russian).
Ferronskiy, V.I. & Gryaznov, Т.А. (1979). Penetration logging. Moscow: Nedra, 335 p. (in Russian).
Golovatskaia, I.V., Gulin, Yu. A., Enikeeva, F.Kh., Velizhanin, V.A., Zhuravlev, B.K., Koziar, V.F., Ruchkin, A.V. & Rezvanov, R.A. (1984). The determination of reservoir properties and lithology of rocks in section of oil-and-gas boreholes by data of radioactive and acoustic loggings. Kalinin: Publishing house of VNIGIK, 112 p. (in Russian).
Grounds: the methods of radioisotope measurements of density and moisture. (1990). USSR State Standard 23061-90. Мoscow: Publishing house of Gosstroy of the USSR (in Russian).
Grounds: the methods of radioisotope measurements of density and moisture. (2010). Ukraine State Standard B V.2.1-26:2009. Kyiv: Publishing house of Minrehionbud of the Ukraine (in Ukrainian).
Gulin, Yu.A. (1975). Gamma-gamma method of investigation of the oil boreholes. Moscow: Nedra, 160 p. (in Russian).
Gryn, D.M., Verbytskyi, S.T. & Dmytrenko, O.V. (2019). Adaptive seismic complex for engineering geophysics. Geoinformatika, (4), 10—19 (in Ukrainian).
Kendzera, O.V., Kulyk, V.V., Gryn, D.M., Bondarenko, M.S., Roman, V.I. & Yevstakhevych, Z.M. (2016). Development of an apparatus and methodological complex for seismic microzonation of sites of important structures. Report on scientific and technical project № 0116U003999. Kyiv, Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 150 p. (in Ukrainian).
Keys, W.S. (1990). Borehole geophysics applied to ground-water investigations. (5th ed.). Washington: US government printing office, 165 p. Retrieved from https://pubs.usgs.gov/twri/twri2-e2/pdf/TWRI_2-E2.pdf.
Kulyk, V.V. & Bondarenko, M.S. (2016). Identification of gas reservoirs and determination of their parameters by combination of radioactive logging methods. Geofizicheskiy Zhurnal, 38(2), 106—119. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i2.2016.107770.
Kulyk, V., Bondarenko, M. & Deineko, S.I. (2015). Method for determining shaliness parameters of rocks by the radioactive logging complex. Ukrainian patent № 109230 (in Ukrainian).
Kulyk, V., Bondarenko, M. & Dmytrenko, О. (2017a). Parameters of near-surface rocks by combination of radioactive logging in section of key wells for seismic microzoning. Proceding of XI International Scientific Conference «Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment». October 11—14, 2017, Kyiv. Retrieved from http://earthdoc.org/publication/publicationdetails/?publication=91330.
Kulyk, V., Bondarenko, M. & Dokuka, O.M. (2017b). Method for determining parameters of near-surface rocks in the aeration zone and zone of saturation by the radioactive logging complex. Ukrainian useful model patent № 114871 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S., Ketov, A.Yu., Yevstakhevych, Z.M., Deineko, S.I. & Kamilova, O.V. (2012). Fundamental backgrounds of a new technology of investigation of the natural and technogenic grounds with the help of radioisotope logging complex. Science and Innovation, 8(6), 26—39. https://doi.org/10.15407/scin8.06.026 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S., Ketov, A.Yu., Yevstakhevych, Z.M. & Kamilova, O.V. (2013). Creation of a new technology for geophysical investigation of near-surface technogenic and natural rocks. Report on scientific and technical project № 0113U002462. Kyiv, Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 167 p. (in Ukrainian).
Kulyk, V., Yevstakhevych, Z., Bondarenko, M. & Dmytrenko, О. (2017c). Radioactive logging tools for the investigation of near-surface rocks. Ukrainian useful model patent № 114892 (in Ukrainian).Kurbatskiy, E.N. & Kosaurov, A.P. (2016). On the issue of recalculating seismic intensity points into ground-motion accelerations. Inzhenernyie izyiskaniya, 14, 50—60 (in Russian).
Kuznetsov, O.L. & Polyachenko, A.L. (Eds.). (1990). Borehole nuclear geophysics. Geophysicist’s handbook. (2nd ed.). Moscow: Nedra, 318 p. (in Russian).
Lobankov, V.М. (2016). Metrological assurance in well logging. Ufa: Publishing house of Ufa State Petroleum Technological University, 218 p. (in Russian).
Logvinenko, N.V. & Sergeeva, E.I. (1986). Methods for determining sedimentary rocks. Leningrad: Nedra, 240 p. (in Russian).
Ogilvi, А.А. (1990). Fundamentals of Engineering Geophysics. Moscow: Nedra, 502 p. (in Russian).
Оsipov, V.I. (1968). Determination of the density and moisture content of grounds by scattering of gamma rays and neutrons. Moscow: Moscow University Press, 158 p. (in Russian).
Roman, V.I., Popkov, V.S., Bohaienko, M.V., Yevstakhevych, Z.M., Dmytrenko, O.V., Gryn, D.M. & Mukoied, N.I. (2018). Method of excitation of seismic waves. Ukrainian patent № 116423 (in Ukrainian).
Shutenko, L.M., Rud, O.H., Kichaieva, O.V. Samorodov, O.V. & Havryliuk, O.V. (2017). Soil mechanics, footings and foundations. Kharkiv: Publishing house of O.M. Beketov National University of Urban Economy of Kharkiv, 563 p. (in Ukrainian).
Surface and borehole radioisotope density meter PPGR-1. (1986). The technical specifications and operation manual. Poltava, 60 p. (in Russian).
Surface and borehole radioisotope moisture meter VPGR-1. (1982). The technical specifications and operation manual. Poltava, 43 p. (in Russian).
Trifonov, B.A., Sevostyanov, V.V., Milanovskiy, S.Yu. & Nesyinov, V.V. (2019). Estimation of the seismic properties of water-filled dispersed grounds when solving problems of seismic microzonation. Geoecology, engineering geology, hydrogeology, geocryology, 5, 74—81. https://doi.org/10.31857/S0869-78092019574-81 (in Russian).
Zvolskiy, S.Т. (1980). Gamma methods for measuring the volume mass of dispersed grounds and bottom sediments. Moscow: Atomizdat. 112 p. (in Russian).
Zvolskyi, S.T., Ketov, A.Yu., Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S., Deineko, S.I., Ivashchenko, S.О., Kamilova, O.V. & Yevstakhevych Z.M. (2010). Borehole nuclear geophysical investigations of near-surface rocks 1. Geofizicheskiy Zhurnal, 32(6), 215—230. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v32i6.2010.117465 (in Ukrainian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
