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...





ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗУЧЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА И ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Совре­мен­ные тре­бо­ва­ния к ин­фор­ма­ции, по­лу­че­ние ко­то­рой долж­ны обес­пе­чить нераз­ру­ша­ю­щие ме­то­ды при ис­сле­до­ва­нии со­сто­я­ния зда­ний и со­ору­же­ний раз­лич­но­го на­зна­че­ния, под­зем­но­го про­стран­ства го­ро­дов и при­по­верх­ност­ной ча­сти гео­ло­ги­че­ско­го раз­ре­за, яв­ля­ют­ся до­ста­точ­но вы­со­ки­ми. Чтобы пол­но­стью удо­вле­тво­рить этим тре­бо­ва­ни­ям, нуж­но пред­ста­вить отоб­ра­же­ние внут­рен­ней струк­ту­ры изу­ча­е­мо­го объ­ек­та фак­ти­че­ски с оп­ти­че­ским раз­ре­ше­ни­ем. Тех­но­ло­гия спо­соб­ная ре­шить эти за­да­чи долж­на обес­пе­чи­вать боль­шую чув­стви­тель­ность к из­ме­не­ни­ям со­ста­ва и со­сто­я­ния сре­ды, вы­со­кое про­стран­ствен­ное раз­ре­ше­ние, по­ни­жен­ные тре­бо­ва­ния к кон­так­ту дат­чи­ков с изу­ча­е­мым объ­ек­том и вы­со­кую про­из­во­ди­тель­ность. Сре­ди су­ще­ству­ю­щих в на­сто­я­щий мо­мент на­зем­ных гео­фи­зи­че­ских ме­то­дов ис­сле­до­ва­ний та­ки­ми воз­мож­но­стя­ми в наи­боль­шей сте­пе­ни об­ла­да­ет ме­тод ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­но­го зон­ди­ро­ва­ния (ГРЛЗ). Круг за­дач, для ре­ше­ния ко­то­рые ме­тод ГРЛЗ яв­ля­ет­ся эф­фек­тив­ным или прак­ти­че­ски без­аль­тер­на­тив­ным, об­шир­ны и хо­ро­шо из­вест­ны спе­ци­а­ли­стам. Опыт, на­коп­лен­ный на­ми, поз­во­ля­ет на­ме­тить в этих уже сфор­ми­ро­вав­ших­ся об­ла­стях неко­то­рые пер­спек­тив­ные на­прав­ле­ния раз­ви­тия ме­то­да ГРЛЗ.
  Ин­же­нер­но-гео­ло­ги­че­ские изыс­ка­ния.
Тра­ди­ци­он­ной сфе­рой при­ме­не­ния ме­то­да ГРЛЗ яв­ля­ет­ся изу­че­ние верх­ней ча­сти гео­ло­ги­че­ско­го раз­ре­за. Этот ме­тод су­ще­ствен­но пре­вос­хо­дит тра­ди­ци­он­ные гео­фи­зи­че­ские ме­то­ды по ка­че­ству и до­сто­вер­но­сти по­лу­ча­е­мой гео­ло­ги­че­ской ин­фор­ма­ции о пес­ча­ных раз­ре­зах (рис.1).

Рис.1. Месторождение песка.

(а) Фрагмент георадарограммы  (антенна 300 МГц) (б) Разрез по данным георадиолокации

 

Хо­ро­шо из­вест­но, что эф­фек­тив­ность ме­то­да ГРЛЗ су­ще­ствен­но огра­ни­че­на при изу­че­нии гео­ло­ги­че­ских раз­ре­зов, сло­жен­ных гли­ни­сты­ми по­ро­да­ми. В этом слу­чае ме­тод ГРЛЗ при­ме­ня­ет­ся в ком­плек­се с ме­то­дом ВЭЗ, и яв­ля­ет­ся вспо­мо­га­тель­ным. Глав­ны­ми до­сто­ин­ства­ми ме­то­да ГРЛЗ, как из­вест­но, яв­ля­ют­ся вы­со­кая раз­ре­ша­ю­щая спо­соб­ность и прак­ти­че­ски адек­ват­ное отоб­ра­же­ние на ге­о­ра­да­ро­грам­мах осо­бен­но­стей гео­ло­ги­че­ско­го стро­е­ния изу­ча­е­мо­го раз­ре­за. Ме­тод ВЭЗ прак­ти­че­ски ли­шен этих пре­иму­ществ, но обес­пе­чи­ва­ет боль­шую, чем ме­тод ГРЛЗ, глу­би­ну изу­че­ния гео­элек­три­че­ско­го раз­ре­за. Дан­ные каж­до­го ме­то­да ха­рак­те­ри­зу­ют про­стран­ствен­ное рас­пре­де­ле­ние раз­ных гео­элек­три­че­ских свойств грун­тов: ме­тод ГРЛЗ да­ет ин­фор­ма­цию о ком­плекс­ной ди­элек­три­че­ской про­ни­ца­е­мо­сти грун­тов, а ме­тод ВЭЗ – об удель­ном элек­три­че­ском со­про­тив­ле­нии. Ис­поль­зо­ва­ние ком­плекс­ной ин­фор­ма­ции о гео­элек­три­че­ских свой­ствах грун­тов в со­че­та­нии с до­сто­ин­ства­ми обо­их ме­то­дов поз­во­ля­ет су­ще­ствен­но по­вы­сить эф­фек­тив­ность ма­ло­глу­бин­ной элек­тро­раз­вед­ки. Сов­мест­ная ин­тер­пре­та­ция по­лу­чен­ных дан­ных от­кры­ва­ет воз­мож­ность по­стро­е­ния ком­плекс­ной дву­мер­ной гео­элек­три­че­ской мо­де­ли, от­ра­жа­ю­щей стро­е­ние гео­ло­ги­че­ско­го
раз­ре­за с мак­си­маль­ной де­таль­но­стью. Ком­плекс­ная ин­тер­пре­та­ция дан­ных ме­то­дов ВЭЗ и ГРЛЗ поз­во­ля­ет вы­яв­лять тон­кие слои лин­зы сла­бых гли­ни­стых грун­тов (рис.2).

Рис.2. Выявление слоя слабых грунтов при изысканиях под строительство автодороги на основе совместной интерпретации данных ГРЛЗ и ВЭЗ

(а) Георадарограмма (частота зондирования 75 МГц) (б) Разрез  по данным ВЭЗ (в) Геологический разрез по данным ВЭЗ и георадиолокации

Ме­сто­рож­де­ния стро­и­тель­ных ма­те­ри­а­лов.
Вы­со­кая эф­фек­тив­ность ме­то­да ГРЛЗ при по­ис­ках ме­сто­рож­де­ний пес­ка и пес­ча­но-гра­вий­ных ма­те­ри­а­лов (ПГМ) хо­ро­шо из­вест­на. Этот ме­тод су­ще­ствен­но пре­вос­хо­дит тра­ди­ци­он­ные гео­фи­зи­че­ские ме­то­ды по ка­че­ству н до­сто­вер­но­сти по­лу­ча­е­мой гео­ло­ги­че­ской ин­фор­ма­ции. За­ча­стую ге­о­ра­дар­ная съем­ка мо­жет за­ме­нить бу­ре­ние. На­коп­лен­ный опыт поз­во­ля­ет ре­ко­мен­до­вать при­ме­не­ние ме­то­да ГРЛЗ как на ста­дии раз­вед­ки, так и раз­ра­бот­ки ме­сто­рож­де­ний ПГМ. Од­на­ко име­ю­щи­е­ся ма­те­ри­а­лы по­ка­зы­ва­ют, что, несмот­ря на вы­со­кую эф­фек­тив­ность ме­то­да ГРЛЗ, пол­но­цен­ное ре­ше­ние гео­ло­ги­че­ских за­дач ча­сто воз­мож­но толь­ко с при­вле­че­ни­ем дан­ных ВЭЗ. Ак­ту­аль­ность при­ме­не­ния опи­сан­ных вы­ше прин­ци­пов ком­плек­си­ро­ва­ния ме­то­дов ГРЛЗ и ВЭЗ со­хра­ня­ет­ся и в этом слу­чае. Не ме­нее пер­спек­тив­ным яв­ля­ет­ся так­же раз­ви­тие ме­то­дов мо­де­ли­ро­ва­ния ком­плекс­ной ди­элек­три­че­ской про­ни­ца­е­мо­сти дис­перс­ных грун­тов с по­мо­щью ал­го­рит­мов Ма­де­на-Вн­льям­са, с це­лью ис­поль­зо­ва­ния тео­ре­ти­че­ских за­ви­си­мо­стей для оцен­ки гра­ну­ло­мет­ри­че­ско­го со­ста­ва пес­ча­но-гра­вий­ных от­ло­же­ний.
При­ве­ден­ные на­ми экс­пе­ри­мен­ты на ме­сто­рож­де­ни­ях гра­ни­тов по­ка­за­ли, что ме­тод ГРЛЗ яв­ля­ет­ся фак­ти­че­ски без­аль­тер­на­тив­ным для оцен­ки со­сто­я­ния мас­си­ва скаль­ных по­род. Глав­ной за­да­чей изу­че­ния мас­си­вов скаль­ных по­род яв­ля­ет­ся оцен­ка их тре­щи­но­ва­то­сти н блоч­но­сти. Экс­пе­ри­мен­таль­ные ра­бо­ты на гра­нит­ных ка­рье­рах Ле­нин­град­ской об­ла­сти по­ка­за­ли, что ме­тод ГРЛЗ обес­пе­чи­ва­ет вы­яв­ле­ние от­дель­ных тре­щин н зон тре­щи­но­ва­то­сти. Даль­ней­шее раз­ви­тие воз­мож­но­стей ме­то­да в дан­ном на­прав­ле­нии свя­за­ло с ис­поль­зо­ва­ни­ем ма­те­ри­а­лов ге­о­ра­дар­ной съем­ки для вы­бо­ра оп­ти­маль­но­го рас­по­ло­же­ния ка­рье­ра, спо­со­ба его от­ра­бот­ки и для оцен­ки круп­но­сти до­бы­ва­е­мых бло­ков, т.е. оцен­ки про­дук­тив­но­сти дан­но­го ме­сто­рож­де­ния.

Ав­то­мо­биль­ные и же­лез­ные до­ро­ги.

Рис.3. Разрез дорожной одежды по данным метода георадиолокации

Уже не вы­зы­ва­ет со­мне­ний тот факт, что ме­тод ГРЛЗ да­ет пред­ва­ри­тель­ные, но до­ста­точ­но объ­ек­тив­ные дан­ные о со­сто­я­нии ав­то­мо­биль­ных до­рог и поз­во­ля­ет вы­пол­нить про­ме­ры мощ­но­стей кон­струк­тив­ных сло­ев до­рож­ной одеж­ды; оце­нить сте­пень од­но­род­но­сти грун­тов ос­но­ва­ния и на­сы­пи до­ро­ги; вы­явить недо­уплот­нен­ные н пе­ре­уп­лот­нен­ные зо­ны в грун­те зем­ле­по­лот­на; об­на­ру­жить же­ле­зо­бе­тон­ные пли­ты, рас­по­ло­жен­ные под ас­фаль­то­бе­то­ном, и опре­де­лить их тип; вы­явить на ран­них ста­дия об­ла­сти фор­ми­ро­ва­ния де­фек­тов и пу­стот в ос­но­ва­нии зем­ле­по­лот­на; уста­но­вить ве­ро­ят­ные при­чи­ны на­ру­ше­ний и про­са­док до­рож­ных по­кры­тий, воз­ни­ка­ю­щие в про­цес­се экс­плу­а­та­ции до­ро­ги; кон­тро­ли­ро­вать ка­че­ство до­рож­но-стро­и­тель­ных ра­бот и вы­яв­лять брак, до­пу­щен­ный в про­цес­се их про­ве­де­ния (рис.3)
Уси­ле­ние ро­ли ГРЛЗ свя­за­но так­же с тем, что бу­ре­ние яв­ля­ет­ся тру­до­ем­ким, за­трат­ным и неэф­фек­тив­ным ме­то­дом об­сле­до­ва­ния до­рож­ной одеж­ды, к то­му же в кон­струк­цию на­сы­пи совре­мен­ных до­рог вклю­че­ны до­ро­го­сто­я­щие плен­ки из по­ли­мер­ных ма­те­ри­а­лов, на­ру­ше­ние це­лост­но­сти ко­то­рых в ре­зуль­та­те бу­ро­вых ра­бот, недо­пу­сти­мо. В этом слу­чае тех­но­ло­гия ГРЛЗ яв­ля­ет­ся прак­ти­че­ски един­ствен­ной воз­мож­но­стью оцен­ки ка­че­ства по­стро­ен­ной ав­то­до­ро­ги. Эф­фек­тив­ность ме­то­да ГРЛЗ воз­мож­но еще бо­лее по­вы­сить за счет при­ме­не­ния двух­ка­наль­но­го ге­о­ра­да­ра. С по­мо­щью та­ко­го ге­о­ра­да­ра воз­мож­но ре­шать прин­ци­пи­аль­но но­вую за­да­чу: опре­де­лять объ­ем­ную влаж­ность грун­тов дре­ни­ру­ю­ще­го­ся слоя до­ро­ги Зна­ние влаж­но­сти поз­во­ля­ет вы­яв­лять ме­ста по­вы­шен­ной пу­чи­ни­сто­сти грун­тов и про­гно­зи­ро­вать участ­ки ве­ро­ят­но­го раз­ру­ше­ния до­ро­ги.
При об­сле­до­ва­нии же­лез­ных до­рог ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­ная съем­ка, вы­пол­ня­е­мая с по­движ­но­го со­ста­ва, поз­во­ля­ет: изу­чать стро­е­ние и со­сто­я­ние ин­же­нер­но-гео­ло­ги­че­ско­го раз­ре­за бал­ласт­ной приз­мы и зем­ля­но­го по­лот­на и ло­ка­ли­зо­вать неод­но­род­но­сти, обу­слав­ли­ва­ю­щие воз­ник­но­ве­ние по­вы­шен­ной или неод­но­род­ной де­фор­ма­тив­но­сти зем­ля­но­го по­лот­на. Ре­зуль­та­ты ме­то­да ге­о­ра­дио­ло­ка­ции да­ют до­ста­точ­но пол­ную кар­ти­ну со­сто­я­ния под­шпаль­но­го ос­но­ва­ния и поз­во­ля­ют опре­де­лить кон­крет­ные ме­ры по своевре­мен­но­му устра­не­нию де­фек­тов зем­ля­но­го по­лот­на и обес­пе­че­нию без­ава­рий­ной ра­бо­ты же­лез­но­до­рож­но­го пу­ти (рис.4).

Рис.4. Результаты георадиолокационного зондирования земляного полотна железнодорожного пути: георадарограмма с указанием геологических границ и разрезов по скважинам (а) и схематический геологический разрез земляного полотна с указанием локальных неоднородностей, обуславливающих повышенную упругую осадку подрельсового   основания (б).

(а) (б)

Же­ле­зо­бе­тон­ные и бе­тон­ные кон­струк­ции.
Ме­тод ГРЛЗ поз­во­ля­ет изу­чать про­стран­ствен­ное рас­пре­де­ле­ние элек­тро­маг­нит­ных свойств бе­то­на в объ­е­ме круп­ных же­ле­зо­бе­тон­ных и бе­тон­ных кон­струк­ций. На ос­но­ва­нии этих дан­ных мож­но су­дить о сте­пе­ни тре­щи­но­ва­то­сти, по­ри­сто­сти, влаж­но­сти, ми­не­ра­ли­за­ции во­ды за­пол­ня­ю­щей по­ры и о проч­ност­ных ха­рак­те­ри­сти­ках бе­то­на. Наи­боль­шая влаж­ность бе­то­на кон­струк­ции, рас­по­ло­жен­ных ни­же уров­ня грун­то­вых вод, на­блю­да­ет­ся в де­фект­ных зо­нах, свя­зан­ных, преж­де все­го, с тре­щи­на­ми и пу­сто­та­ми бе­то­на, за­пол­нен­ны­ми во­дой, на­сы­щен­ной про­дук­та­ми вы­ще­ла­чи­ва­ния бе­то­на и окис­ла­ми же­ле­за. По­сколь­ку элек­тро­маг­нит­ные свой­ства мо­но­лит­но­го и де­фект­но­го бе­то­на от­ли­ча­ют­ся, по дан­ным ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­но­го ме­то­да мож­но об­на­ру­жи­вать филь­тра­ци­он­ные те­чи и де­фект­ные зо­ны.
Ра­бо­ты, вы­пол­нен­ные сов­мест­но с со­труд­ни­ка­ми от­де­ла це­мен­та­ции ВНИИГ им. Ве­де­не­е­ва, поз­во­ли­ли на­ме­тить ряд пер­спек­тив­ных на­прав­ле­ний раз­ви­тия ме­то­да ГРЛЗ при об­сле­до­ва­нии тон­не­лей и гид­ро­тех­ни­че­ских со­ору­же­ний. Так, дан­ные ГРЛЗ съем­ки поз­во­ля­ют оп­ти­ми­зи­ро­вать ре­монт­ные ра­бо­ты ме­то­дом це­мент­ных инъ­ек­ций за счет ло­ка­ли­за­ции де­фект­ных мест в об­сле­ду­е­мых кон­струк­ци­ях. По­сле об­ра­зо­ва­ния це­мент­но­го кам­ня, фор­ми­ру­ю­ще­го­ся в ре­зуль­та­те це­мент­ных инъ­ек­ций, бе­тон омо­но­ли­чи­ва­ет­ся, что
при­во­дит к из­ме­не­ни­ям его элек­тро­маг­нит­ных свойств. От­сле­жи­вая из­ме­не­ния вол­но­во­го элек­тро­маг­ниг­но­го по­ля, обу­слов­лен­ные эти­ми фак­то­ра­ми, мож­но со­ста­вить пред­став­ле­ние о ме­стах, фор­ми­ро­ва­ния це­мент­но­го кам­ня, т.е. су­дить об эф­фек­тив­но­сти и до­ста­точ­но­сти вы­пол­нен­ных иньек­ций. От­ме­тим, что ме­тод ГРЛЗ яв­ля­ет­ся кос­вен­ным, вспо­мо­га­тель­ным ме­то­дом ди­а­гно­сти­ки, и в от­ли­чие от пря­мых ме­то­дов опре­де­ле­ния проч­ност­ных свойств бе­то­на поз­во­ля­ет дать толь­ко ка­че­ствен­ную оцен­ку его со­сто­я­ния (рис.5, 6). Для по­лу­че­ния ко­ли­че­ствен­ных оце­нок необ­хо­ди­мо иметь экс­пе­ри­мен­таль­ные за­ви­си­мо­сти элек­тро- физи­че­ских ха­рак­те­ри­стик бе­то­на от проч­ност­ных свойств. Пер­спек­тив­ным для ре­ше­ния этой за­да­чи пред­став­ля­ет­ся ком­плек­си­ро­ва­ние ме­то­да ГРЛЗ с тра­ди­ци­он­ны­ми аку­сти­че­ски­ми ме­то­да­ми ис­сле­до­ва­ния бе­то­на.

Рис.5. Фрагменты георадарограмм дорожного основания автодорожного подводного тоннеля до (а) и после (б) цементации.

(а) (б)
1-Асфальто-бетон; 2-Дорожный-бетон; 3-Линия сопряжения дорожного бетона и ж/б конструкции тоннеля.

Рис.6. Карты энергии отраженных ЭМ волн, характеризующие размещение дефектных зон в бетоне автодорожного подводного тоннеля до (а) и после (б) цементации.

Сей­час мож­но кон­ста­ти­ро­вать, что вы­со­кую эф­фек­тив­ность ме­то­да ге­о­ра­дио­ло­ка­ции при ре­ше­нии за­дач ин­же­нер­ной гео­фи­зи­ки осо­зна­ли не толь­ко гео­фи­зи­ки, но и за­каз­чи­ки ра­бот. По­это­му спрос на ге­о­ра­дио­ло­ка­ци­он­ные тех­но­ло­гии вы­сок и бу­дет неиз­мен­но уве­ли­чи­вать­ся.