Для тіл правильної геометричної форми
2.2.1 Мета і завдання роботи
Метою роботи є дослідження зв`язку між джерелами (об`єктами) найпростішої форми i гравітаційним ефектом, який вони зумовлюють, та рішення обернених задач методом характерних точок.
Завдання роботи: 1) розрахувати гравітаційне поле від елементарних тіл (куля, скид); 2) вирахувати глибину залягання центра кулі та її масу методом характерних точок.
2.2.2 Короткі теоретичні відомості
Рішенням прямої задачі для правильної геометричної форми є визначення гравiтацiйного ефекту від аномальних об’єктів заданої форми та місця розташування відносно площини, що ототожнюється з площиною денної поверхні.
В гравiрозвiдцi використовується поняття надлишкової густини, тобто аномальні фiзичнi характеристики об`єкту відносно властивостей навколишнього середовища. Тобто, в межах елементарних об’єктів приймають:
, (2.14)
де - густина навколишнього середовища; - густина геологічного об`єкту (тіла); - координати центра тіла.
Розглянемо рішення прямої задачі для двох елементарних тіл.
Точкова маса (куля). Аномалія точкової маси для профiля, що проходить над центром кулi (початок координат над центром кулi, вiсь x направлена згiдно профiлю, - глибина центра кулi i y = y = 0) визначається з виразу
, (2.15)
де M - надлишкова маса точки, що визначається за формулою:
; (2.16)
V - об`єм кулі ( ); R - радіус кулі; h - глибина залягання центра кулі; x - координата по профілю; .
Друга похідна визначається за формулою:
. (2.17)
Крива та друга похідна потенціалу сили тяжіння над кулею будуть мати наступний вигляд (ріс.2.4).
Обернена задача вирішується з системи рівнянь (за характерними точками при умові, що початок координат співпадає з проекцією центра кулі):
(2.18)
Звідки знаходиться глибина центра кулi h:
, (2.19)
де - абсциса половини максимуму .
Надлишкова маса визначається з
. (2.20)
В системі СІ
.
При вiдомiй надлишковiй густинi об`єкта можна оцiнити його розмiри
Рисунок 2.4 - Крива і V над кулею.
, (2.21)
та глибину залягання верхньої границi
H = h - R. (2.22)
Вертикальний уступ (скид). Пiд вертикальним уступом розумiють горизонтальний напiвпласт, який обмежений вертикальною границею, нескiнченого простягання по вісi x. Густина порiд уступу рiзна і дорівнює . .Якщо глибину верхньої горизонтальної площини, що обмежує напiвпласт, позначити h1, нижньої - h2, а бокову вертикальну грань сумiстити з вiссю z, то Dg в точках впродовж вісi x (при z = 0; y = 0) буде мати вигляд (рис.2.5).
Рисунок 2.5 - Крива і над уступом.
При значення виходить на горизонтальні асимптоти з
. (2.23)
Над уступом (скидом)
. (2.24)
В планi над уступом будуть спостерiгатись паралельнi до простягання уступу iзолiнiї з максимальним ущiльненням iзоаномал над вертикальною гранню. Якщо вiдома надлишкова густина
Розрахунки провести по профілю в точках (м), де m = 0, 0.5, 1, 2, 4, 8, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100,аn –остання цифра залікової книжки.
- параметри кулi :
(n - 1) м;
h = 1R, 2R, 3R, 4R.
кг/м3;
2. За даними методом характерних точок визначити для кулі h, R, M, якщо кг/м . Графік Dg використати з розв`язку прямої задачі над кулею.
3. Визначити амплітуду уступу ( ) і глибину , якщо
h = 200 м;
м/c ;
м/c ;
кг/м.
2.2.4 Запитання для самоперевірки
1. Дайте визначення понять пряма та обернена задача гравіметрії.
2. Що означає “надлишкова густина“?
3. За якою формулою визначається g (0,0,h) над кулею?
4. За якою формулою визначається g над уступом для випадку .
5. Якій точці кривої g відповідає границя площини уступу?
6. Як змінюється характер кривої g над кулею для випадку
h=const, R - змінна;
R=const, h - змінна?
7. В чому суть рішення зворотної задачі над кулею?
2.2.5 Форма звітності
1. Представити результати розрахунків для заданих розмірів елементарних тіл і побудовані графіки розподілу гравітаційного поля над ними.
2. Проаналізувати графіки Dg над кулею різних радіусів і на різних глибинах.
3. Навести розрахунки і параметри кулі за рішенням оберненої задачі.
4. Привести дані рішення оберненої задачі над скидом.
Література
Основы геофизических методов разведки \ Толстой М.И. и др. – К.: Вища школа. Главное издательство, 1985. – 327 с.