Assessment results of soil properties by engineering-geophysical studies

В статье излагаются результаты инженерно-геофизических исследований на территории новой компрессорной станции Специального подземного хранилища газа (СПХГ) в г. Абовян (Армения). Учитывая то, что Республика Армения находится в сейсмоактивной зоне, проведение данных исследований является весьма актуальными, а новая компрессорная станция Специального подземного хранилища газа является особо важным объектом. Целью работы является выявление для данной территории особенности удельного электрического сопротивления грунтов, наличие блуждающих токов (БТ), оценка коррозийной агрессивности грунтов, изучение сейсмических условий и оценка ожидаемой сейсмической интенсивности на территории, намеченной под строительство. Методы работы. Определение удельного (кажущегося) электрического сопротивления грунтов исследуемой территории производилось методом электропрофилирования с использованием симметричной четырехэлектродной установки Веннера. В статье представлены пункты измерения удельного электрического сопротивления грунтов на территории новой компрессорной станции Абовянского СПХГ, выявлено наличие блуждающих токов, приведены таблицы степени коррозионной агрессивности грунтов, указаны места наличия опасного уровня блуждающих токов. Также проведены работы по сейсмическому микрорайонированию для определения величины ожидаемой сейсмической интенсивности конкретной территории компрессорной станции. Ожидаемая сейсмическая интенсивность на данной территории определена на основе анализа инженерно-геологических материалов с учетом результатов полевых инженерно-сейсмометрических инструментальных исследований. С помощью малоглубинной сейсморазведки были определены скорости распространения сейсмических волн. Измерения проводились горизонтально-ориентированным сейсмоприемником СМ-3 (вертикальный удар). Ударные волны создавались импульсным возбуждением. Для обеспечения необходимой мощности возбуждения импульсное воздействие создавалась с помощью падающего груза. Результаты работы. В статье приведены сейсмические условия территории, результаты сейсмометрических исследований,данные по наблюдениям микросейсм, спектры Фурье преобладающих периодов по некоторым точкам наблюдений, схема инженерно-сейсмометрических наблюдений. В результате проведенных исследований установлено, что грунтовые условия данной территории относятся к грунтам первой категории по сейсмическим свойствам. Ожидаемую сейсмическую опасность исследованной территории необходимо характеризовать следующими значениями: I=7 баллов или PGA=0,24 g. The article presents the results of engineering-geophysical studies on the territory of the new compressor station of the Special Underground Gas Storage (SPGS) in the city of Abovyan (Armenia). Considering that the Republic of Armenia is located in a seismically active zone, these studies are highly relevant, and the new compressor station of the Special Underground Gas Storage is especially important object. The Aim of the presented work is to identify the features of the specific electrical resistivity of soils, the presence of stray currents, assess the corrosive aggressiveness of soils, seismic conditions of the territory and the expected seismic intensity in the area designated for construction. Methods. The determination of the specific (apparent) electrical resistivity of the soils of the study area was carried out by the method of electrical profiling using symmetrical four-electrode Wenner setup. The article presents the points of measuring the electrical resistivity of soils in the territory of the new compressor station of the Abovyan SPGS, revealed the presence of stray currents, tables of the degree of corrosiveness of soils are given, the locations of the presence of a dangerous level of stray currents are indicated. Also works on seismic microzoning were carried out, the values of the expected seismic intensity of the compressor station territory were determined. The expected seismic intensity in this area has been determined based on analysis of engineering-geological materials, taking into account the results of field engineering-seismometric instrumental studies. By using shallow seismic surveys have determined the speed of seismic velocity. Measurements were carried out horizontally oriented seismic receiver SM-3 (vertical impact). Shock waves were generated by pulsed excitation. To provide the required excitation power the impulse action was created using a falling weight. Results. The article presents the seismic conditions of the territory, the results of seismometric studies, data on observations of microseisms, Fourier spectra of prevailing periods for some observation points, a scheme of engineering seismometric observations. As a result of the research carried out, it was found that that the soil conditions composing this territory belong to the soils of the first category in terms of seismic properties, the expected seismic hazard of the investigated area should be taken as I = 7 points or PGA = 0.24 g.

On analysis of signals of seismic acoustic emission of surface sedimentary rocks in Kamchatka

На Камчатке в пункте наблюдений “Карымшина” при помощи измерительной системы на основе трехкомпонентного пьезокерамического сейсмоприемника проводится мониторинг сигналов сейсмоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород. На выходе измерительной системы регистрируется колебательное ускорение в частотном диапазоне 0.5–400 Гц. Анализ проводится на основе записей сейсмоакустических сигналов от группы региональных землетрясений 2019 года с энергетическим классом Ks > 10.0. Функция распределения плотности вероятностей такого сигнала не всегда описывается нормальным законом распределения, поэтому для исследования подобных стохастических временных рядов подходят методы статистической физики, в рамках которых рассматриваются свойства автомодельности этих сигналов. In Kamchatka, at the observation point “Karymshina”, using a measuring system based on a three-component piezoceramic seismic receiver, the signals of seismoacoustic emission of near-surface sedimentary rocks are monitored. At the output of the measuring system, an oscillatory acceleration is recorded in the frequency range of 0.5-400 Hz. The analysis is based on records of seismoacoustic signals from several regional earthquakes in 2019 with an energy class of Ks > 10:0. The probability density distribution function of such a signal is not always described by the normal distribution law; therefore, statistical physics methods are suitable for studying such stochastic time series, within which the properties of self-similarity of these signals are considered.

The Value of Information From Horizontal Distributed Acoustic Sensing Compared to Multicomponent Geophones Via Machine Learning

Faults play an important role in recharging many geothermal reservoirs, and seismic information can image the locations of these faults. The value of information (VOI) metric is used to objectively quantify and compare the value of two types of seismic receiver data via a machine learning approach. The demonstrated VOI methodology is novel by including spatial models from seismic data and obtaining the information statistics from machine learning. Our two-dimensional numerical experiments compare images created from sparsely spaced (80 m), two-component geophone sampling to high spatial resolution (1 m), single-component DAS. We used a three-fold cross validation of a U-Net convolutional neural networks to achieve average classification statistics. The results suggest that when horizontal sources are utilized, geophones and DAS identify reflectors and non-reflectors at roughly the same rate. The average F1 score for horizontal DAS is 0.939 and 0.931 for geophones. For images created from a vertical source, DAS performed marginally better (F1 = 0.919) than geophones (F1 = 0.877). Our transferrable methodology can provide guidance on which acquisition scenarios can improve images of important structures in the subsurface and present an efficient method for obtaining reliability statistics from high-dimensional, spatial data.

ESTIMATION OF LONG-RANGE CORRELATION SCALES BY SEISMOACOUSTIC EMISSION SIGNALS OF NEAR-SURFACE SEDIMENTARY ROCKS IN KAMCHATKA

На Камчатке в пункте комплексных геофизических наблюдений ИКИР ДВО РАН Карымшина для регистрации сигналов сейсмоакустической эмиссии на поверхности земли установлен измерительный комплекс. В качестве датчика сигналов используется трехкомпонентный пьезокерамический сейсмоприемник, который регистрирует колебательное ускорение в частотном диапазоне 0.5-400 Гц. Рассмотрен сейсмоакустический отклик на несколько региональных землетрясений с энергетическим классом Ks 11:0 в период 2017-2018 гг. При помощи статистических методов установлено самоподобие их структуры на ограниченном интервале временных масштабов. Это, в свою очередь, указывает на наличие дальних корреляций в рассматриваемой системе и позволяет получить оценку масштабов корреляций. A measurement complex is installed on the ground surface at Karymshina complex geophysical observation site of IKIR FEB RAS (Kamchatka) to record seismoacoustic emission signals. A three-component piezoceramic seismic receiver, which records oscillatory acceleration in the frequency range from 0.2 to 400 Hz, is used as the signal sensor. A series of seismoacoustic responses on regional earthquakes of 2017-2018 with the energy class Ks 11:0 has been considered. Self-similarity of their structures has been established in a limited interval of time scales by statistical methods. That, in its turn, indicates the presence of long-range correlations in the system under consideration and allows one to estimate correlation scales.