Гамма-метод определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород - Полевые методы изучения естественного напряженного состояния скальных грунтов

В основе гамма-метода оценки напряжений в массиве лежит яв-ление ослабления радиоактивного излучения с повышением плотно - сти горных пород, которая в свою очередь является функцией напря - жений. В соответствии с проникающей способностью излучения для эффективной реализации метода подходит только гамма-излучение. Методы, основанные на применении рентгеновского, а также б - и в - излучения не отвечают требованиям глубинности и неприменимы для оценки напряжений в горных породах. Указанные виды излучений ограниченно применяются только для определения элементарного со - става горных пород, а также оценки пористости пород на небольших глубинах. Следует отметить, что коэффициент ослабления гамма-излучения зависит не только от плотности горных пород, но и от энергии излучения, а также вещественного состава массива. Влияние энергии излучения легко исключается использованием источника определенной энергии, в роли которого чаще всего выступает ко-бальт-60 (энергетический спектр состоит из двух линий - 1.33 и 1.17 Мэв). Исключение влияния вещественного состава пород является важнейшей задачей ядерной геофизики. Все гамма-методы определения напряжений в массиве горных пород можно подразделить на три основных типа:

    1) метод узкого пучка; 2) метод широкого пучка; 3) метод рассеянного гамма-излучения.

В случае использования метода узкого пучка регистрации под-лежит только первичное гамма-излучение, прошедшее через изучае-мый слой горных пород. При этом рассеянное излучение исключают аппаратными способами. Метод узкого пучка из-за сложности аппа-ратуры чаще всего применяется для просвечивания образцов горной породы в лабораторных условиях.

В подземных условиях в основном применяется метод широкого пучка. При использовании этого метода регистрации подлежит как первичное, так и рассеянное излучение. В этом случае для регистра-ции гамма-излучения используются интегрирующие радиометры на газоразрядных счетчиках. Измерения производят в параллельных шпурах глубиной до 3м.

В методе рассеянного гамма-излучения регистрации подлежит только рассеянное излучение. Прямое излучение экранируется с по-мощью свинцовых экранов, расположенных между излучателем и приемником внутри одного зонда. Метод нашел широкое применение для оценки плотности пород в скважинах, глубиной до нескольких километров.

Для проведения натурных измерений напряжений в массиве горных пород методом рассеянного излучения используют два типа каротажных зондов - 4р-зонды, излучение от которых распространя-ется на все пространство вокруг зонда, и 2р-зонды, имеющие одно-стороннее излучение и регистрацию гамма-излучения. Схемы обоих типов зондов приведены на рис. 1.9

схемы 4р (а) и 2р (б) каротажных зондов

Рис 1.9 Схемы 4р (а) и 2р (б) каротажных зондов

1 - источник из-лучения; 2 - регистратор излучения; 3 - корпус зонда; 4 - свинцо-вый экран; 5 - измерительная скважина; 6 - прижимная скоба

При этом 4р-зонды чаще всего применяются в горном деле и строительстве в скважинах малого диа-метра (30-60мм), а 2р-зонды больше применимы для целей разведки и используются при каротаже в скважинах диаметром 90-110мм. Отдельно стоит отметить, что источники ионизирующего излу-чения относятся к опасным производственным факторам. С целью снижения влияния излучения на организм человека применяются раз-личные защитные меры, заключающиеся в различных типах экрани-рования, а также в обязательном использовании различных щипцов и манипуляторов при работе с радиоактивными материалами.

Похожие статьи




Гамма-метод определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород - Полевые методы изучения естественного напряженного состояния скальных грунтов

Предыдущая | Следующая