6.2. Скорость звука при распространении его вдоль слоя-резонатора
График 2 рис.1-5б иллюстрирует характер скорости распространения поля упругих колебаний вдоль слоя-резонатора. При больших значениях измерительной базы величина скорости звука вдоль слоя-резонатора Vфр= примерно равна скорости поперечных волн. При уменьшении расстояния от излучателя величина Vфр= уменьшается.
В принципе, этот эффект давно известен. При проведении сейсморазведочных работ замечено, что на малых расстояниях от точки ударного (взрывного) воздействия скорость распространения фронта имеет небольшие значения. Она может достигать чрезвычайно малых величин - даже до 100м/с. Объясняют это наличием приповерхностной зоны, которая в результате атмосферного воздействия обладает малыми значениями скорости распространения упругих колебаний. Но вот мы видим то же самое и при исследовании слоев из безусловно однородных сред.
На самом деле, график 2 рис.1-5б объясняется следующим образом.
Вдоль слоя-резонатора распространяется не сам акустический импульс, созданный ударным источником в точке И, а тот гармонический затухающий процесс, который возникает в этом слое-резонаторе. Следовательно, в результате ударного воздействия идут одновременно два процесса - формирование спектра собственных колебаний слоя-резонатора и распространение этих колебаний вдоль слоя-резонатора. Там, где идет распространение уже сформировавшегося процесса, скорость максимальна и равна скорости Vsh. Это тот случай, когда скорость распространения упругих волн вдоль слоя-резонатора по своей величине приближается к фазовой скорости поперечных волн.
Там, где идет изменение спектра по длине пути, скорость распространения снижается. Максимальное изменение спектра происходит вблизи точки ударного воздействия, и поэтому скорость там минимальна. Там, где толщина слоя-резонатора изменяется (местное утолщение или утоньшение), спектр изменяется, и скорость также уменьшается.
Распространяющийся вдоль слоя-резонатора упругий процесс достигает его границы, отражается от нее и идет обратно. Однако в зоне этой границы также идет преобразование спектра, а стало быть, и там происходит замедление. Таким образом, измеряемая величина скорости распространения звука вдоль слоя-резонатора всегда оказывается несколько меньше, чем скорость Vsh.
Границей слоя-резонатора в земной толще (в слоистом осадочном чехле) может оказаться тектоническое нарушение. И таким образом, оказалось возможным осуществлять эхо-локацию зон тектонических нарушений. В том числе, и непосредственно в условиях угольных шахт. В этом случае, как показал опыт, вполне приемлемые результаты будут, если принять значение скорости распространения упругих волн вдоль породного (кровли или почвы) слоя равным 2000м/с.
