Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Физико-технический контроль процессов горного производства»
РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «УНИР» НА ТЕМУ:
«ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ В СОСТАВЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИЗЫСКАНИЙ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ»
Выполнила: ст группы ГФ-2-11
Климова Т. В.
Проверил: Блохин Д. И.
МОСКВА 2013
Содержание:
История
Георадиолокация – так сейчас называют радиолокацию подземных или подповерхностных объектов – возникла из обычной радиолокации самолетов, кораблей, поверхности земли, моря и т.д. , окруженных воздушным пространством.
Сама идея «посмотреть» под землю, как неоднократно упоминали разработчики радиолокационной техники 50-х годов прошлого века, приходила в голову многим. Но попытки направить антенну радиолокатора в землю ни чем не заканчивались – сигналы из-под земли не регистрировались.
Первое зафиксированное радиоотражение от подповерхностных структур было получено случайно на ледовом аэродроме в Антарктиде А. Уэйтом в 1957 г. Он обратил внимание на то, что радиовысотомер показывал высоту 900 футов еще до момента отрыва самолета от взлетной полосы. Оказалось, что радиовысотомер, который представлял собой импульсный радиолокатор, фиксировал отражение от нижней границы ледника [2].
Это послужило началом исследований вопроса об использовании радиолокации в геофизике. Вскоре было выяснено, что применение стандартных радиолокаторов возможно только в очень ограниченном количестве случаев, когда затухание радиоволн в среде мало, например, для льда, сухих песчаников, каменной соли. Для подавляющего большинства земных пород затухание радиоволн очень велико и отраженные от самых близких объектов сигналы затухают столь быстро, что накладываются на зондирующий импульс, который к этому моменту еще не успел закончиться. По этой причине они не могут быть зарегистрированы.
Выход из положения был найден тогда, когда вместо обычного радиолокационного импульса с высокочастотным заполнением, стали применять импульс без несущей, который представляет собой одно или несколько колебаний тока в антенне и имеет относительную полосу спектра, близкую к единице . Такой сверхширокополосный моноимпульсный сигнал обладает наилучшими характеристиками для подповерхностного радиолокатора, поскольку обеспечивает одновременно максимальную глубину зондирования и максимальное разрешение. Его можно рассматривать как предельный случай трансформации обычного радиосигнала, когда мы начинаем уменьшать частоту несущей, чтобы увеличить глубину, и одновременно уменьшать длительность огибающей, чтобы иметь максимальное разрешение.
Способ формирования такого импульса был предложен в 1960 г. И.Куком и до сих пор используется в георадиолокации. В этом способе, получившем название «метода ударного возбуждения антенны», на передающую антенну подается перепад напряжения, который и формирует сверхширокополосный импульс. Оптимальный частотный диапазон подповерхностного локатора лежит в пределах 50-500 МГц, что является компромиссом между глубиной зондирования в единицы – десятки метров и разрешением в единицы-десятки сантиметров для реальных геологических структур.
Реально георадиолокация начинает свою историю с 1960 г, когда переход на предложенный И.Куком зондирующий импульс позволил создать прибор, способный работать не только на ледниках.
Физические основы метода георадиолакации.
Принцип действия аппаратуры подповерхностного радиолокационного зондирования (в общепринятой терминологии - георадара) основан на излучении сверхширокополосных (наносекундных) импульсов метрового и дециметрового диапазона электромагнитных волн и приеме сигналов, отраженных от границ раздела слоев зондируемой среды, имеющих различные электрофизические свойства. Такими границами раздела в исследуемых средах являются, например, контакт между сухими и влагонасыщенными грунтами - уровень грунтовых вод, контакты между породами различного литологического состава, между породой и материалом искусственного сооружения, между мерзлыми и талыми грунтами, между коренными и осадочными породами и т.д.
Волновые методы геофизики.
К собственно волновым методам в современной геофизике относятся сейсморазведка и подповерхностная георадиолокация. В подповерхностной георадиолокации распространение электромагнитных волн метрового и дециметрового диапазона в геологической среде диэлектрике описывается уравнениями Максвелла. Распространение упругих (сейсмических) волн в геологической среде – неидеально упругом теле описывается уравнениями теории упругости (уравнениями движения). В то же время, оба эти метода от других геофизических методов отличаются структурой получаемых данных. На входе среды генерируется либо электромагнитный, либо упругий импульс f0(t), а на выходе среды приемной антенной или сейсмоприемником воспринимается отклик среды – совокупность волн, отличающихся друг от
друга временами пробега, интенсивностью и формой. В кинематических и динамических характеристиках этих волн и содержится информация о среде.
Для георадиолокации это двойные времена пробега электромагнитных волн до границы раздела сред с различной диэлектрической проницаемостью, информация о потерях, связанных с токами проводимости, информация о дисперсии фазовых скоростей в среде. Для сейсморазведки это двойные времена пробега упругих волн до границ раздела сред с различной акустической жесткостью, информация о поглощении энергии за счет неидеальной упругости, информация о дисперсии скоростей упругих волн. В то же время, кинематика и динамика волнового поля и для электромагнитных волн и для упругих волн описывается одним и тем же волновым уравнением. С большой степенью достоверности в обоих случаях применим лучевой метод и основные законы геометрической оптики.
Единство кинематических моделей среды.
При проектировании методик наблюдения и интерпретации результатов наблюдений применяются одни и те же кинематические модели среды:
- однородно-слоистая среда;
- непрерывная среда;
- однородная среда с локальными неоднородностями
и их комбинации.
Отсюда следует, что изображения границ раздела и дифрагирующих объектов в полях электромагнитных волн и упругих волн при одинаковых методиках наблюдения идентичны и временные разрезы (полевые записи) без знания масштаба по оси времен визуально не отличимы.
И в том и в другом случае видны оси синфазности отраженных волн. Принципиальное отличие этих временных разрезов состоит в том, что на первом по оси ординат отложены миллисекунды, а во втором – наносекунды
Скорости распространения волн.
Основным параметром среды, определяющим кинематику полей в волновых методах, является скорость распространения волн. В георадиолокации при допущении о малости потерь в среде скорость распространения электромагнитных импульсов V напрямую связана с действительной частью относительной комплексной диэлектрической проницаемости среды:
V = c/ ε ,
где с- скорость света в вакууме, ε- действительная часть относительной комплексной диэлектрической проницаемости среды.
Контраст ε в слоях определяет отражательную способность границ и вместе с линейными размерами поверхности локальных объектов, отнесенными к длине волны, определяет способность объектов к образованию дифрагированных волн.
В сейсморазведке скорость распространения волн определяется упругими модулями среды, а отражательная способности границ определяются контрастом акустической жесткости – произведения значения скорости на значение плотности среды. Контраст акустической жесткости и линейные размеры поверхности локального объекта, отнесенные к длине волны, определяют его способность к образованию дифрагированных волн.
Электрофизические свойства горных пород
Наиболее важными параметрами, характеризующими возможности применения метода георадиолокации в различных средах, являются удельное затухание и скорость распространения электромагнитных волн в среде, которые определяются ее электрическими свойствами. Первый из них определяет глубинность зондирования используемого георадара, знание второго параметра необходимо для пересчета временной задержки отраженного импульса в глубину до отражающей границы.
Таблица 1.1 Удельное электрическое сопротивление пород постоянному току и диэлектрическая проницаемость в метровом диапазоне волн.
|
Тип породы |
естественной влажности при различной минерализации I |
водонасыщенных при различной минерализации I |
||||||
|
0.1 - 0.4, г/л |
0.5 - 0.8, г/л |
1.0 - 3.0, г/л |
0.1 - 0.4, г/л |
0.5 - 0.8, г/л |
1.0 - 3.0, г/л |
|||
|
Пески разнозернистые |
500-8000 |
150-2000 |
30-700 |
4-9 |
120-1200 |
40-400 |
10-100 |
16-25 |
|
Супеси |
100-5000 |
40-160 |
10-50 |
6-16 |
60-500 |
20-70 |
8-20 |
16-25 |
|
Суглинки |
60-2000 |
20-50 |
5-15 |
9-25 |
50-500 |
15-35 |
3-10 |
16-30 |
|
Глины |
3-60 |
1-30 |
0.2-15 |
16-30 |
3-50 |
1-30 |
0.2-15 |
20-36 |
|
Валунно-галечниковые отложения с песчаным заполнителем |
1200-50000 |
1500-20000 |
300-5000 |
4-9 |
600-3000 |
80-1500 |
20-1000 |
10-20 |
|
Валунно-галечниковые отложения с глинистым заполнителем |
- |
90- 500 |
20-150 |
6-16 |
- |
70-300 |
15-80 |
10-25 |
|
Песчано-глинистые отложения с гравием, галькой и валунами |
300-12000 |
90-3000 |
15-700 |
4-16 |
80-3000 |
25-800 |
7-250 |
10-25 |
|
Скальные породы невыветрелые |
- |
250-108 |
- |
3-6 |
- |
- |
- |
- |
|
Скальные породы выветрелые, трещиноватые |
- |
30-400 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Известняки крепкие плотные |
- |
100-105 |
- |
4-7 |
- |
- |
- |
- |
|
Доломиты крепкие плотные |
- |
50-105 |
- |
5-7 |
- |
- |
- |
- |
|
Мергели |
- |
20-500 |
- |
20-30 |
- |
- |
- |
- |
|
Глинистые сланцы |
- |
5-5000 |
- |
7-10 |
- |
- |
- |
- |
Распространение электромагнитных волн метрового диапазона, характерного для георадарных исследований, рассматривается в рамках законов геометрической оптики соответственно для плоских волн на больших удалениях от источника и для сферических волн на малых удалениях от источника.
Предполагается, что в рамках допустимых погрешностей в определении скоростей распространения и амплитуд волн действуют принципы Ферма, Гюйгенса, Френеля и закон Снеллиуса. Предполагается, что в изотропной среде луч перпендикулярен фронту волны и возможны геометрические построения путей волн в среде с последующим вычислением параметров среды по измеренным кинематическим и динамическим характеристикам записей волн (радарограмм) практически также, как это делается в сейсморазведке.
При двукратном прохождении через границу, например, при отражении от более глубокой границы, суммарное уменьшение амплитуды сигнала будет равно 1- К² ОТР.
Дифракция электромагнитных волн. Это явление возникает в том случае, когда электромагнитными волнами облучается отражающий объект, размеры которого меньше преобладающей длины волны. Математическое описание процесса дифракции чрезвычайно сложно. Суть явления состоит в том, что в соответствии с принципом Гюйгенса, каждая точка фронта волны представляет собой элементарный вторичный источник волн. На небольшой в сравнении с длиной волны поверхности объекта эти элементарные источники складываются. В итоге весь объект представляет собой вторичный источник электромагнитных волн в среде. Это чрезвычайно важное для георадиолокационных исследований явление, так как поиск локальных объектов сводится к поиску вторичных источников излучения на записях волновых картин, что позволяет не только опознать их на записи, но и определить глубину залегания объекта и скорость распространения электромагнитных волн в среде над объектом.
Затухание электромагнитных волн. Под затуханием чаще всего понимают общее уменьшение амплитуды зондирующего сигнала при прохождении его через среду до отражающей границы и обратно к приемнику. Факторами, вызывающими уменьшение амплитуды, являются следующие:
- отражение и преломление на промежуточных границах (рассмотрено выше);
- потери, связанные с проводимостью среды (рассмотрено выше);
- геометрическое расхождение фронта волн.
Все задачи, решаемые с помощью георадара, могут быть разделены на две большие группы с характерными для каждой группы методиками исследований, способами обработки, типами отображения объектов исследования в поле электромагнитных волн и представлениями результата.
Геологические, инженерно-геологические и гидрогеологические задачи:
а) картирование геологических структур - восстановление геометрии относительно протяженных границ, поверхности коренных пород под рыхлыми
осадками, уровня грунтовых вод, границ между слоями с различной степенью водонасыщения, поиск месторождений строительных материалов;
б) определение свойств различных отложений по скорости распространения электромагнитных волн, опираясь на связь этих свойств с диэлектрической проницаемостью пород;
в) определение толщины ледяного покрова;
г) определение мощности водного слоя и картирование поддонных отложений;
д) определение мощности зоны сезонного промерзания, оконтуривание областей вечной мерзлоты, таликов.
Поиск локальных объектов, обследование инженерных сооружений, нарушения штатной ситуации:
а) трубопроводов;
б) кабелей;
в) участков разреза с нарушенным естественным залеганием грунта - рекультивированных земель, засыпанных выемок;
г) погребенных отходов и захоронений;
д) подземных выработок, подвалов, карстовых и суффозионных провалов;
е) границ распространения углеводородных загрязнений;
ж) поиск скрытых нарушений в стенах наземных сооружений, шахттоннелей, в опорах и перекрытиях;
з) поиск нарушений, возникших в процессе строительства или в процессе эксплуатации в конструкции автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов и т.д.
АППАРАТУРА ДЛЯ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Принцип действия георадара основан на излучении сверхширокополосных наносекундных импульсов, приеме сигналов, отраженных от границ раздела пород или иных отражающих объектов, стробоскопической обработке принятых сигналов со сжатием их динамического диапазона и последующим измерением временных интервалов между отраженными импульсами. Формирование зондирующих сигналов, имеющих 1.5 - 2 периода колебаний, осуществляется методом ударного возбуждения антенн перепадом напряжения с фронтом наносекундной длительности. Приемное устройство выполняется, как правило, по схеме стробоскопического преобразователя с коэффициентом преобразования временного масштаба порядка 10000 и обеспечивающего трансформацию принятых сигналов в область звуковых частот. Помимо этого, приемный тракт включает в себя широкополосный усилитель с временной автоматической регулировкой усиления (ВАРУ). Наличие ВАРУ обеспечивает сжатие динамического диапазона входных сигналов.
Блок излучения и приема осуществляет формирование зондирующего сигнала на излучающей антенне, прием сигнала с приемной антенны, стробоскопическую обработку, запись в память компьютера и визуализацию на экране монитора. Всем процессом осуществления зондирования с регулируемыми параметрами задержек сигнала (если необходимо), интервала времени регистрации (развертки), коэффициента усиления, программируемого переменного во времени усиления и фильтрации стробоскопированного сигнала управляет компьютер с помощью соответствующей программы сбора и хранения информации.
Георадар Лоза:
Антенны
Антенны вообще являются неотъемлемой и важнейшей частью любого устройства, связанного с излучением и приемом физических полей в физической среде беспроводным способом. Георадиолокация не является исключением. Сколько-нибудь полное рассмотрение теории антенн для излучения и приема электромагнитных волн далеко выходит за рамки данного пособия, а читатель, интересующийся данным вопросом более подробно, может быть отослан к весьма обширной радиотехнической литературе. Ниже приводятся лишь краткие сведения применительно к современным георадарам.
По назначению антенны делятся на излучающие, приемные и приемно-излучающие.
В георадиолокации для излучения и приема используются две одинаковые антенны (бистатическая антенна), либо одна и та же антенна работает сначала в качестве излучающей, а потом в качестве приемной (моностатическая антенна).
По принципу действия антенны, применяемые в георадиолокации, подразделяются на дипольные, щелевые и рупорные.
Состав георадара:
Антенный блок (АБ), включает в свой состав приёмо-передающие антенны, передающие и приёмные устройства и системы обработки информации. Тип антенного блока определяет глубину зондирования и разрешающую способность георадара.
Георадар может комплектоваться несколькими антенными блоками для выполнения разных задач. Блок обработки, управления и индикации (как правило, ноутбуки различных типов с операционной системой Windows или карманные компьютеры с операционной системой WindowsCE). Применение карманного компьютера позволяет уменьшить массу, габариты и стоимость комплекта георадара. Использование в карманном компьютере экрана с отражающей технологией обеспечивает высококонтрастное изображение в условиях яркого солнечного освещения. Блоки питания (БП), используются для питания антенного блока и блока управления. Применяются герметичные батареи свинцовых и никельметаллогидридных аккумуляторов напряжением 12В. Телескопическая штанга, служит для перемещения георадара. Датчик перемещения (ДП), позволяет осуществлять точную привязку по расстоянию на местности. Измеритель пути (ИП), позволяет определять расстояние на пересеченной местности или на воде. Соединительные оптические кабели, служат для передачи информации и сигналов и позволяют повысить качество радиолокационного сигнала. Радиомодем, позволяет производить дистанционное управление прибором и осуществлять съём информации с антенных блоков в радиусе до 100 м.
Глубинность георадарных исследований.
Глубинностью исследований называется максимальная глубина отражающего объекта, отраженная волна от которого может быть выделена на радарограмме.
Основное ограничение глубинности георадарного метода – ее зависимость от свойств изучаемой среды. Желание преодолеть это ограничение известными способами наталкивается на определенные трудности. Четкое понимание основных факторов изменения динамики электромагнитных волн в поглощающей среде избавляет от необоснованных надежд на достижение на современном уровне техники георадиолокации глубинности в сотни метров в
низкоомных разрезах. Поэтому столь большое место уделено именно вопросу оценки глубинности георадиолокации. При фиксированных параметрах источника глубинность может изменяться от нескольких метров в глинах до нескольких метров в скальных породах. Динамические характеристики регистрируемых при георадарных исследованиях отраженных волн сложным образом зависят от спектра возбуждаемого сигнала, диэлектрической проницаемости и проводимости среды. При этом сами электрические свойства реальных гетерогенных и многофазных сред являются, как было показано выше, функциями частоты, и вид этих функций определяется самыми разнообразными факторами: пористостью, литологией, типом флюида, заполняющего поры, водонасыщенностью, температурой и т.д. В этих условиях строгое решение задачи об изменении интенсивности и формы электромагнитных волн в процессе их распространения принципиально невозможно. Оценку глубинности георадарных исследований можно проводить только на основе классической теории, заведомодопуская большие отклонения расчетных величин от истинных. Классическая теория показывает, что в проводящих средах существует поглощение и дисперсия фазовых и групповых скоростей распространения электромагнитных волн, что приводит к уменьшению интенсивности и изменению формы электромагнитных импульсов по мере их распространения в поглощающей среде, определяя тем самым практически достижимую глубинность георадарного метода.
Разрешающая способность и детальность георадарных исследований
Разрешающей способностью по глубине называют минимальное расстояние по глубине, на котором могут быть различимы два отражающих объекта или их детали.
Пространственной разрешающей способностью называется минимальное расстояние по горизонтали, на котором могут быть различимы два отражающих объекта или их детали.
Пространственная разрешающая способность определяется радиусом первой зоны Френеля (см. выше), то есть размерами площадки, в основном участвующей в формировании отраженного сигнала. Два или более отражающих объектов в пределах этой площадки будут неразличимы на записи.
Детальность или интервал наблюдений по профилю зависит как от свойств аппаратуры и способа наблюдений, так и от свойств среды, однако в большей степени она зависит от требований решаемой задачи и определяется двумя характеристиками - количеством сигналов, возбуждаемых и принимаемых в единицу времени, и скоростью перемещения по профилю при работе в движении. При работе в фиксированных точках детальность полностью определяется требованиями задачи исследований. В варианте для решения геологических задач достаточна детальность в десятки сантиметров, а в случае изучения тонкой структуры среды на высоких частотах детальность может достигать 1 - 2 см.
Другие задачи исследований по своим требованиям к глубинности, разрешающей способности и детальности лежат между этими крайними случаями и, соответственно, нуждаются в выборе аппаратуры с необходимой центральной частотой излучения и способа наблюдений в поле.
В ряде случаев детальность делают избыточной с точки зрения пространственной разрешающей способности. Несмотря на то, что это очевидным образом приводит к увеличению объема и удорожанию работ, для лучшего прослеживания слабоконтрастной (с маленьким коэффициентом отражения) и шероховатой границы (что еще уменьшает отражательную способность границы) необходимо обеспечить перекрытие отражающих площадок для пространственного накопления отраженных сигналов и осреднения неровностей границы. Наблюдения на постоянной и переменной базах
Полевые наблюдения сводятся к двум принципиально различным способам. Первый и наиболее распространенный состоит в перемещении антенн с постоянным разносом в первые сантиметры для высоких частот и в первые метры для низких частот вблизи поверхности земли или непосредственно поповерхности, если антенны конструктивно это позволяют.
Второй способ состоит в последовательном увеличении разноса между антеннами от десятков сантиметров до 5 - 10 метров. Цель таких наблюдений состоит в получении графика зависимости времени прихода отраженных волн от расстояния (годографа) и получении с помощью последующей обработки сведений о скоростях распространения волн в среде. В случае специально подобранной серии таких профилей с перекрытием результаты могут
быть обработаны по известному в сейсморазведке методу общей глубинной
точки (МОГТ), позволяющему определить скорости волн и пересчитать разрез из масштаба времен в масштаб глубин без привлечения априорной информации. Однако, из-за огромных затрат времени и средств на производство работ, такая методика применяется весьма редко в сравнении с профилированием на постоянной базе. Сущность обработки георадиолокационных данных состоит, прежде всего, в выделении полезного сигнала (осей синфазностей полезных волн) нафоне помех и шума. А затем уже полезные волны, их оси синфазности, амплитуды, частотный состав, общий вид записи и т.д. используются для получения параметров среды. Для выделения полезных сигналов используют отличие их характеристик от соответствующих характеристик шума и волнпомех. Опираясь на эти отличия, с помощью разнообразных приемов преобразования сигналов, волны-помехи стараются ослабить, удалить с записи или хотя бы опознать их на записи и не принимать за полезные волны.
Ниже приводится описание основных приемов анализа и преобразования сигналов для выделения полезных волн на фоне помех и шумов и улучшения отображения особенностей реального разреза на радарограмме.
Скважинная георадиолокация.
Для более детального изучения внутренней структуры грунтоцементных и бетонных свай и их геометрических характеристик могут быть использованы скважинные георадарные наблюдения. Георадарные измерения для исследования малоглубинных скважин применяются сравнительно недавно и представляют интерес возможностью изучения электрофизических свойств закрепленных грунтов, свай и конструкций, изготавливаемых на их основе непосредственно в грунтовом массиве.
С помощью скважинных георадарных наблюдений могут решаться также геотехнические задачи:
-исследование свай сложной формы (сваи, изготавливаемые по струйной и разрядно-импульсной технологиям) и конструкций, создаваемых на их основе (ограждения котлованов, противофильтрационные завесы, основания фундаментов и т.п. );
- круговое сканирование околоскважинного пространства с целью обнаружения природных и техногенных объектов;
- определение глубины заложения свайных фундаментов;
- наблюдение за динамикой набора прочности бетонных и грунтоцементных свай.
Использование георадиолакации в строительстве.
В последние годы результаты георадиолокационных исследований все чаще применяются при строительстве различных сооружений, их реконструкции и мониторинге уже действующих объектов. Области применения с некоторой долей условности можно разделить на две большие
группы. К первой относятся задачи по изучению собственно строительных конструкций - определение их толщины, наличия арматуры в бетоне, пустот, в некоторых случаях длины, степени разрушенности и т.д. Вторая группа задач связана с детальным изучением геологического строения верхней части разреза, сложенной как естественными, так и искусственными (техногенными) грунтами, залегающими непосредственно на участке предполагаемого строительства или на прилегающих к уже существующим объектам территориях. К этой группе относятся такие задачи, как выяснение состояния основания автомобильных и железных дорог, поиск пустот под конструкциями, определение причин деформаций сооружений, зон разуплотнения грунтов и т.д.) . Очевидно, что для решения некоторых задач одних георадиолокационных данных недостаточно, поэтому необходимо привлекать материалы других методов, в первую очередь данные опробования. Работы по обнаружению трубопроводов, кабелей, фрагментов фундаментов и строительных конструкций, изучение причин разрушения насыпи и полотна автомобильной дороги, поиск карстоопасных участков и зон трещиноватости в подземной выработке и т.д. Ниже будут показаны примеры георадиолокационных исследований с использованием практически всего ряда антенн (от низкочастотных до высокочастотных) при решении ряда других задач. Особый интерес, на наш взгляд, могут представлять работы по выяснению причин деформаций отдельных конструкций зданий, которые проводились в комплексе с другими методами.
Причиной деформаций разнообразных сооружений часто является развитие процессов суффозии с образованием затем зон разуплотнения и просадок грунта. Особенно интенсивно эти процессы развиваются в несвязных грунтах под воздействием проходящей воды, т.е. проблема в
общем виде сводится к поиску зон локального увлажнения, которые довольно успешно выявляются с помощью георадиолокации. В городских условиях, как неоднократно отмечалось в литературе, процессы суффозии значительно ускоряются в местах локальных протечек на теплотрассах и других трубопроводах.
Эффекты, возникающие на радарограммах при изучении некоторых объектов, не всегда в настоящее время находят физическое объяснение, однако авторы считают полезным их демонстрацию, чтобы привлечь к ним внимание.
За последние годы подповерхностная георадиолокация уверенно заняла достойное место среди неразрушающих геофизических методов исследования и контроля. Георадар штатно применяется в промышленном и гражданскоми строительстве, в качестве прибора контроля качества уже построенных объектов, на водных акваториях, автомобильных и железных дорогах, шахтах, в скважинах – иными словами, там, где требуется получить разрез исследуемой среды в высоком разрешении.
Основные преимущества использования георадара при проведении инженерных изысканий – малое время, затраченное на полевые работы, оперативность выдачи конечного результата и экономичность. Кроме того, георадарное зондирование требует минимума пространства для развертывания необходимой аппаратуры, что, зачастую, является существенным преимуществом при его использовании в условиях плотной городской и промышленной застройки.
В отличие от других обнаружителей (например трассоискателей) георадар показывает не только искомый объект, но и обстановку вокруг искомого объекта и характеристики вмещающей объект среды.
Георадарное зондирование даёт возможность детально исследовать подповерхностную структуру грунтов или техногенных конструкций, существенно уменьшая расходы на бурение контрольно-измерительных скважин. При этом разрешающая способность по пространственным координатам, получаемая в данном методе, существенно превосходит существующие геофизические методы изысканий (например, инженерную сейсмику), что позволяет выявить тонкую структуру строения разреза.
Суть метода георадарного зондирования состоит в излучении импульсов электромагнитных волн и регистрации сигналов, отраженных от границ раздела слоев зондируемой среды, имеющих различные электрофизические свойства.
При помощи георадара можно продуктивно исследовать любые неметаллические среды – грунт, воду, воздушные полости, строительные конструкции – армированные и не армированные, конструктивные слои дорожной одежды и многое другое. В результате получается высоко достоверный, непрерывный разрез зондируемой среды, называемый георадиолокационным профилем, или радарограммой.
В качестве искомых объектов в георадиолокации выступают металлические и неметаллические предметы различных геометрических форм, границы слоёв в грунте или в другой исследуемой среде, места с повышенной или пониженной влажностью, разуплотнённые, трещиноватые или загрязнённые зоны, – т.е. любые области, отличающиеся по своим электрофизическим характеристикам от вмещающей среды.
Список использованных источников:
1. Публикация: «Разработка аппаратуры, методов обработки данных для электромагнитного подповерхностного зондирования и опыт их применения» . А. Е. Резников, В. В. Копейкин, П. А. Морозов, А.Ю.Щекотов. (2000)
2. «Введение в георадиолокацию» Владов М.Л., Старовойтов А.В.
3. «Определение электрофизических свойств пород горного массива методом георадиолокационного каротажа». Г.А. Куляндин, Л.Л. Федорова, А.В. Омельяненко, В.В. Оленченко. ( 2011)
4. Диссертация:«Разработка способов комплексных геофизических исследований грунтов, геотехнических и строительных конструкций». Капустин В. В..