Surface-wave tomography applied to study the upper part of the cross-section in gas-saturated soils of the Ob Bay water area

Abstract

Изучение верхней части разреза - одна из важных задач, которые необходимо решать при проведении инженерных работ. Анализируя сейсмические данные, удаётся установить различные физические характеристики приповерхностной зоны, которые, в свою очередь, позволяют оценить свойства грунтов и выделить локальные неоднородности. В последнее время для эффективного решения данной задачи рассматриваются, в том числе, и методы, использующие в качестве целевых поверхностные волны. Особый интерес представляют инженерные работы на акваториях, так как в наше время активно идет освоение шельфовой зоны морей. Данная работа ставит перед собой целью оценить эффективность и целесообразность применения поверхностно-волновой томографии (SWT) для изучения верхней части разреза на площадных участках акваторий в сравнении с методом MASW. Для сравнения методов выбран полигон, трудно поддающийся изучению с помощью традиционных подходов, таких как сейсморазведка высокого разрешения. Это связано с сильной загазованностью приповерхностных осадков, которые рассеивают сигнал, делая толщи «акустически прозрачными». В рамках работы, были обработаны материалы по методу MASW и SWT, проведена оценка эффективности SWT, проведены тесты различных систем наблюдения и даны методические рекомендации по проведению работ и советы по обработке поверхностных волн для площадных работ. Результат работы позволяет сделать выводы об эффективность использования поверхностных волн для изучения ВЧР. Сравнение SWT и MASW показывало достаточную корреляцию между собой при избыточной системе наблюдений, а при разряженных системах SWT дает даже более устойчивый результат, тем не менее для наилучшего результата необходимо комплексирование обоих подходов.

The study of the upper part of the section is one of the important tasks that must be solved during engineering work. By analyzing seismic data, it is possible to establish various physical characteristics of the near-surface zone, which, in turn, makes it possible to assess the properties of soils and highlight local heterogeneities. Recently, for the effective solutions to this problem, methods that use a surface wave as the target have been considered, among other things. Of particular interest are engineering works in the water areas, since in our time, the development of the shelf zone of the seas is actively underway. This work evaluates the effectiveness and feasibility of using surface wave tomography (SWT) to study the upper part of the section in areal areas of water areas compared with the MASW method. For comparison of methods, a polygon is chosen, which is difficult to study using traditional approaches, such as high-resolution seismic. This is due to the strong gas contamination of near-surface sediments, which scatter the signal, making the strata “acoustically transparent”. As part of the work, materials were processed on the MASW and SWT methods, an assessment of the effectiveness of SWT was carried out, tests of various observation systems were carried out, and methodological recommendations for the work and advice on the processing of surface waves for areal work were given. The results of the study allow us to draw conclusions about the effectiveness of using surface waves to study near-surfaces. Comparison of SWT and MASW showed a sufficient correlation with each other with an excessive observation system, and with rarefied systems, SWT gives an even more stable result, however, for the best result, it is necessary to combine all possible approaches.