Научно-производственное предприятие "ИнжГеофизика"
геофизические исследования и инженерные изыскания
Simple Tabs with CSS & jQuery

  Публикации наших
  сотрудников

Про­ме­ры кон­струк­тив­ных сло­ев до­рож­ной одеж­ды и оцен­ка со­сто­я­ния грун­та зем­ле­по­лот­на по дан­ным ме­то­да ге­о­ра­дио­ло­ка­ции
 

Читать далее...

При­ме­не­ние ме­то­да ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­ии для оцен­ки со­сто­я­ния креп­ле­ния вер­хо­во­го от­ко­са грун­то­вых пло­тин

  Читать далее...
При­ме­не­ние то­мо­гра­фи­че­ских тех­но­ло­гий ин­же­нер­ной гео­фи­зи­ки для изу­че­ния ополз­не­опас­ных скло­нов
 

Читать далее...

Ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­ные тех­но­ло­гии изу­че­ния верх­ней ча­сти гео­ло­ги­че­ско­го раз­ре­за и ин­же­нер­ных со­ору­же­ний
 

Читать далее...





ПРОМЕРЫ КОНСТРУКТИВНЫХ СЛОЕВ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
И ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГРУНТА ЗЕМЛЕПОЛОТНА
ПО ДАННЫМ МЕТОДА ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ

авторы: Глазунов В.В., Ефимова Н.Н.
Санкт-Пе­тер­бург­ский го­судар­ствен­ный гор­ный ин­сти­тут (тех­ни­че­ский уни­вер­си­тет),
Санкт-Пе­тер­бург, Рос­сия

Ме­тод ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­но­го зон­ди­ро­ва­ния (ГРЗ) ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся за ру­бе­жом для нераз­ру­ша­ю­ще­го кон­тро­ля со­сто­я­ния ав­то­мо­биль­ных до­рог [1]. При об­сле­до­ва­нии ав­то­мо­биль­ных до­рог жест­ко­го ти­па ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­ные ис­сле­до­ва­ния ис­поль­зу­ют для ре­ше­ния двух за­дач: пер­вая свя­за­на с про­ме­ра­ми мощ­но­стей кон­струк­тив­ных сло­ев до­рож­ной одеж­ды, а вто­рая с изу­че­ни­ем со­сто­я­ния ос­но­ва­ния до­ро­ги и вы­яв­ле­ния де­фек­тов, об­ра­зу­ю­щих­ся под дей­стви­ем при­род­ных и ан­тро­по­ген­ных фак­то­ров (табл.1).
  1. Для про­ме­ров кон­струк­тив­ных сло­ев до­рож­но­го по­кры­тия, как пра­ви­ло, ис­поль­зу­ют ан­тен­ны с цен­траль­ны­ми ча­сто­та­ми 900 МГц и бо­лее. При вы­со­ко­точ­ных опре­де­ле­ни­ях мощ­но­сти и чис­ла сло­ев ас­фаль­то­бе­то­на при­вле­ка­ют ан­тен­ны с ча­сто­та­ми 1.5 и 2 ГГц, ко­то­рые обес­пе­чи­ва­ют точ­ность про­ме­ров до 1 см [2].
Тех­но­ло­гия ГРЗ, в от­ли­чие от бу­ре­ния, обес­пе­чи­ва­ет не "то­чеч­ное", а непре­рыв­ное об­сле­до­ва­ние до­ро­ги без на­ру­ше­ния це­лост­но­сти её по­кры­тия. Дан­ные ГРЗ изо­бра­жа­ют­ся в ви­де ге­о­ра­да­ро­грамм, ко­то­рые от­ра­жа­ют рас­про­стра­не­ние элек­тро­маг­нит­ных волн в раз­ре­зе до­ро­ги. Для по­стро­е­ния раз­ре­зов на ос­но­ва­нии ге­о­ра­да­ро­грамм необ­хо­ди­мы дан­ные бу­ре­ния сква­жин, ко­то­рые поз­во­ля­ют опре­де­лить элек­тро­фи­зи­че­ские па­ра­мет­ры и со­став сло­ев до­рож­ной одеж­ды. Вы­бор мест за­ло­же­ния па­ра­мет­ри­че­ских сква­жин опре­де­ля­ет­ся в со­от­вет­ствии с из­мен­чи­во­стью раз­ре­за до­ро­ги, уста­нав­ли­ва­е­мой по ха­рак­те­ру ге­о­ра­да­ро­грам. Об­сле­до­ва­ние меж­ду­го­род­ных ав­то­мо­биль­ных до­рог се­ве­ро-за­пад­но­го ре­ги­о­на Рос­сии по­ка­зы­ва­ет, что сква­жи­ны для ка­либ­ров­ки дан­ных ГРЗ необ­хо­ди­мо бу­рить через ин­тер­вал не ме­нее 1 км. В г.Санкт-Пе­тер­бур­ге, где на­блю­да­ет­ся боль­шая из­мен­чи­вость раз­ре­за до­рог, ка­либ­ро­воч­ные сква­жи­ны нуж­но бу­рить через 200 - 300 м. По дан­ным бу­ре­ния про­во­дит­ся ре­грес­си­он­ный ана­лиз, ко­то­рый поз­во­ля­ет вы­явить ха­рак­тер функ­цио­наль­ной свя­зи мощ­но­сти сло­ев и двой­но­го вре­мен про­бе­га элек­тро­маг­нит­ных волн. Как по­ка­за­ли вы­пол­нен­ные ис­сле­до­ва­ния меж­ду эти­ми па­ра­мет­ра­ми ко­эф­фи­ци­ент кор­ре­ля­ции до­воль­но ве­лик 0,7 и бо­лее (рис.1), что обес­пе­чи­ва­ет до­ста­точ­ную точ­ность опре­де­ле­ния мощ­но­стей кон­струк­тив­ных сло­ев.
На­коп­лен­ный опыт поз­во­ля­ет ре­ко­мен­до­вать три ме­то­ди­ки про­ме­ров ко­ры до­рож­ной одеж­ды ме­то­дом ГРЗ:
• непре­рыв­ное про­доль­ное про­фи­ли­ро­ва­ние;
• ин­тер­валь­ное про­доль­ное про­фи­ли­ро­ва­ние;
• по­пе­реч­ное про­фи­ли­ро­ва­ние.
Непре­рыв­ное или ин­тер­валь­ное про­фи­ли­ро­ва­ние вы­пол­ня­ют­ся по­сред­ством транс­пор­ти­ров­ки ан­тен­ны ге­о­ра­да­ра за ав­то­мо­би­лем по об­сле­ду­е­мой по­ло­се до­ро­ги со ско­ро­стью до 10 км/час. За­пись ра­да­ро­грам­мы в пер­вом слу­чае осу­ществ­ля­ет­ся непре­рыв­но, а во вто­ром на ин­тер­ва­лах дли­ной 10 - 15 м, рас­по­ло­жен­ных через 100 м.

Рис.1. Поле корреляции  данных ГРЗ и бурения

По­пе­реч­ное про­фи­ли­ро­ва­ние осу­ществ­ля­ет­ся по схе­ме бров­ка -  ось -  бров­ка в пе­ше­ход­ном ре­жи­ме. Этот ва­ри­ант про­фи­ли­ро­ва­ния при­ем­лем, в ос­нов­ном, для об­сле­до­ва­ния го­род­ских до­рог, так как при­во­дит к сни­же­нию ско­ро­сти вы­пол­не­ния ра­бот и мо­жет при­ве­сти к со­зда­нию опас­ной си­ту­а­ции на до­ро­ге. Ме­тод ин­тер­валь­но­го про­фи­ли­ро­ва­ния поз­во­ля­ет сни­зить объ­ем по­лу­ча­е­мой ин­фор­ма­ции и за­тра­ты на про­ве­де­ние ра­бот, но зна­чи­тель­но за­труд­ня­ет иден­ти­фи­ка­цию кон­струк­тив­ных сло­ев по ге­о­ра­да­ро­грам­мам и не обес­пе­чи­ва­ет вы­де­ле­ние ло­каль­ных неод­но­род­но­стей и де­фек­тов в до­рож­ной одеж­ды и грун­те ос­но­ва­ния в пол­ном объ­е­ме.

Рис. 2. Результаты георадиолокационного обследования автомобильных дорог различного типа

Как по­ка­зал наш опыт, наи­бо­лее эф­фек­тив­ным ме­то­дом об­сле­до­ва­ния до­рог яв­ля­ет­ся непре­рыв­ное про­фи­ли­ро­ва­ние. По дан­ным непре­рыв­но­го про­фи­ли­ро­ва­ния воз­мож­но вы­пол­нить рай­о­ни­ро­ва­ние до­ро­ги, вы­де­лив участ­ки в пре­де­лах ко­то­рых ха­рак­тер раз­ре­за до­рож­ной одеж­ды из­ме­ня­ет­ся незна­чи­тель­но. При рай­о­ни­ро­ва­нии до­рог по дан­ным ге­о­ра­дио­ло­ка­ции воз­мож­но ис­поль­зо­ва­ние двух ме­то­дик.
Пер­вая ме­то­ди­ка ос­но­ва­на на ка­че­ствен­ном ана­ли­зе ра­да­ро­грамм, что осо­бен­но эф­фек­тив­но на участ­ках до­ро­ги, где ос­но­ва­ние пред­став­ле­но же­ле­зо­бе­тон­ны­ми пли­та­ми. По дан­ным ГРЗ мож­но не толь­ко вы­де­лить участ­ки, на ко­то­рых ис­поль­зо­ва­ны же­ле­зо­бе­тон­ные пли­ты (рис.2), но и по из­ме­не­нию ха­рак­те­ра вол­но­во­го по­ля, свя­зан­но­го с из­ме­не­ни­ем ша­га ар­ми­ро­ва­ния или тол­щи­ны пли­ты, иден­ти­фи­ци­ро­вать участ­ки до­ро­ги с раз­лич­ны­ми ти­па­ми плит.
Вто­рую ме­то­ди­ку це­ле­со­об­раз­но ис­поль­зо­вать, ко­гда при­сут­ству­ют ва­ри­а­ции со­ста­ва кон­струк­тив­ных сло­ев до­рож­но­го ос­но­ва­ния. При вы­пол­не­нии ра­бот этим ме­то­дом необ­хо­ди­мо при­вле­кать дан­ные бу­ре­ния сква­жин, рас­по­ло­жен­ных рав­но­мер­но на ис­сле­ду­е­мом участ­ке. Ана­лиз про­стран­ствен­ных из­ме­не­ний ки­не­ма­ти­че­ских ха­рак­те­ри­стик элек­тро­маг­нит­ных им­пуль­сов поз­во­ля­ет вы­де­лить од­но­род­ные участ­ки в пре­де­лах ис­сле­ду­е­мой до­ро­ги (рис.3).

Рис. 3. Результаты георадиолокационного обследования автомобильной дороги Москва-Санкт-Петербург: а – фрагмент георадарограммы; б - Графики скоростей распространения импульсов георадара с центральной частотой 900 МГц в конструктивных слоях дороги; в - Сопоставление данных метода ГРЗ и бурения.

Для рай­о­ни­ро­ва­ния до­ро­ги, це­ле­со­об­раз­но кро­ме ки­не­ма­ти­че­ских па­ра­мет­ров, так­же при­вле­кать ди­на­ми­че­ские ха­рак­те­ри­сти­ки рас­про­стра­не­ния элек­тро­маг­нит­ных им­пуль­сов и рас­смат­ри­вать про­стран­ствен­ную дис­пер­сию этих па­ра­мет­ров.
  2. На эта­пе опре­де­ле­ния со­сто­я­ния зе­мель­но­го по­лот­на ме­тод ге­о­ра­дио­ло­ка­ции ис­поль­зу­ют для опре­де­ле­ния мощ­но­сти и сте­пе­ни од­но­род­но­сти дре­наж­но­го слоя грун­та, ли­то­ло­ги­че­ско­го рас­чле­не­ния на­сы­пи, по­ис­ка ло­каль­ных неод­но­род­но­стей, ко­то­рые мо­гут быть свя­за­ны с раз­лич­ной сте­пе­нью разуп­лот­не­ния и влаж­но­сти грун­тов. При ре­ше­нии этих за­дач ис­поль­зу­ют низ­ко­ча­стот­ные ан­тен­ны (500 МГц, 300 МГц), поз­во­ля­ю­щие при бла­го­при­ят­ных усло­ви­ях изу­чать раз­рез на глу­би­ну до 5-10 м при раз­ре­ша­ю­щей спо­соб­но­сти 0,3-0,5 м [3].
Дан­ные ге­о­ра­дио­ло­ка­ции мо­гут быть ис­поль­зо­ва­ны не толь­ко для оцен­ки со­сто­я­ния эле­мен­тов зем­ля­но­го по­лот­на, но и для про­гно­за его устой­чи­во­сти.

Рис.4. Зависимость глубинности исследований методом ГРЗ от глинистости грунта
(частота 300 МГц).

На ри­сун­ке 4 в ка­че­стве при­ме­ра при­ве­де­ны ре­зуль­та­ты ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­но­го зон­ди­ро­ва­ния про­ез­жей ча­сти ул. Бо­ро­вая г. Санкт-Пе­тер­бург. Ра­бо­ты вы­пол­ня­лись в по­мощь ин­же­нер­но-гео­ло­ги­че­ским изыс­ка­ни­ям с це­лью вы­яв­ле­ния при­чин ло­каль­ных про­ва­лов до­рож­ной одеж­ды.

По дан­ным ГРЗ наи­бо­лее ве­ро­ят­ной при­чи­ной де­фор­ма­ций ко­ры до­рож­ной одеж­ды на ис­сле­ду­е­мом участ­ке мо­жет яв­лять­ся разуп­лот­не­ние грун­тов ос­но­ва­ния, свя­зан­ное с ин­филь­тра­ци­ей грун­то­вых вод в тон­нель­ный кол­лек­тор, про­хо­дя­щий под про­ез­жей ча­стью.

Рис.5. Георадарограмма, характеризующая развитие процессов суффозии землеполотна.

Ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­о­ные ис­сле­до­ва­ния поз­во­ли­ли вы­явить об­ла­сти суф­фо­зии грун­тов ос­но­ва­ния, пред­став­лен­ных су­песя­ми и су­глин­ка­ми, где на­блю­да­ет­ся ин­тен­сив­ная филь­тра­ция во­ды и вы­нос гли­ни­стых ча­стиц в под­зем­ный кол­лек­тор. Воз­дей­ствие виб­ра­ци­он­ных на­гру­зок на неустой­чи­вые участ­ки ос­но­ва­ния до­рож­ной одеж­ды при­во­дит к де­фор­ма­ци­ям её ко­ры и об­ра­зо­ва­нию про­ва­лов.
Вы­пол­нен­ные ис­сле­до­ва­ния по­ка­зы­ва­ют, что ме­тод ге­о­ра­дио­ло­ка­ции поз­во­ля­ет:
• вы­пол­нить про­ме­ры мощ­но­стей кон­струк­тив­ных сло­ев до­рож­ной одеж­ды;
• оце­нить сте­пень од­но­род­но­сти грун­тов ос­но­ва­ния и на­сы­пи до­ро­ги;
• об­на­ру­жить же­ле­зо­бе­тон­ные пли­ты, рас­по­ло­жен­ные под ас­фаль­то­бе­то­ном, и опре­де­лить их тип;
• вы­явить на ран­них ста­ди­ях об­ла­сти фор­ми­ро­ва­ния де­фек­тов и пу­стот в ос­но­ва­нии зем­ле­по­лот­на;
• уста­но­вить ве­ро­ят­ные при­чи­ны на­ру­ше­ний и про­са­док до­рож­ных по­кры­тий, воз­ни­ка­ю­щие в про­цес­се экс­плу­а­та­ции до­ро­ги.

Рис.6. Результаты  георадиолокационной съемки аварийного участка набережной Робеспьера в г. Санкт Петербурге: а - План участка работ, б – Георадарограмма, в - Карты интенсивности отраженных электромагнитных волн, характеризующие положение дефектов в покрытии и основании дорожной одежды.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Davis, J. Les, Rossiter, James R., Mesher, Darel E. and Dawley, Cece B.: Quantitative Measurement of Pavement Structures Using Radar. Fifth International Conference on Ground Radar, Kitchener, Canada, 1994.
2. Вла­дов М.Л., Ста­ро­вой­тов А.В. Об­зор гео­фи­зи­че­ских ме­то­дов ис­сле­до­ва­ний при ре­ше­нии ин­же­нер­но-гео­ло­ги­че­ских и ин­же­нер­ных за­дач. GDS Production, Москва, 1998 ,81 с.
3. Вла­дов М.Л., Ста­ро­вой­тов А.В. Ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­ные ис­сле­до­ва­ния верх­ней ча­сти раз­ре­за. Учеб­ное по­со­бие, МГУ, Москва, 1999.
4. Ефи­мо­ва Н.Н. Ав­то­ре­фе­рат на со­ис­ка­ние уче­ной сте­пе­ни к.т.н. “При­ме­не­ние ге­о­ра­дио­ло­ка­ции при ре­ше­нии за­дач ин­же­нер­ной гео­фи­зи­ки”, Санкт-Пе­тер­бург, 1999 г.