1. Глубинный георадар. Исследования геологической структуры подстилающей поверхности.


2. Георадар в подводных археологических исследованиях.


3. Разработка аппаратуры, методов обработки данных для электромагнитного подповерхностного зондирования и опыт их применения.


4. Модификации георадаров для морских подводных работ.


5. Опыт применения георадиолокации в геофизике.


6. "Смотрящие в глубину": Опыт использования отечественных сверхмощных импульсных георадаров серии "Лоза".


7. Георадары «Лоза» для подповерхностного зондирования и их применение.

---

"Смотрящие в глубину": опыт использования отечественных сверхмощных импульсных георадаров серии "Лоза".

Шамсиев Руслан Фирдусович, генеральный директор ООО «ГеоМастерПроект», г. Казань,
июнь 2008 г.

Георадар служит для обнаружения точечных и протяжённых металлических и неметаллических объектов в различных средах (грунт, вода, строительные конструкции, дорожный “пирог” и т.п.). Объектами для георадара являются не только предметы, скрытые в толще зондируемой среды, но и свойства этой среды – слои, локальные разуплотнения, области поврежденного грунта, зоны повышенного увлажнения. Результатом георадиолокационного профилирования является радиограмма.

Преимущество использования георадарного комплекса – в универсальности, позволяющей широко применять георадарное сканирование для инженерно- геологических изысканий, выявления подземных коммуникаций, поиска в грунте и в строительных конструкциях полостей, определения мощности насыпных и деформированных грунтов, археологических и экологических исследованиях и многого другого. Для сопровождения работ бестраншейными способами наиболее рациональным специалисты компании «ГеоМастерПроект» считают использование георадарных комплексов “Лоза” производства ООО «ВНИИСМИ» (Всероссийский научно-исследовательский институт Специальных методов исследования), в частности, для получения разрезов грунта при проектировании и строительстве инженерных коммуникаций. Применение георадаров нормативно закреплено в СП 11-105-97 п.5.2.6.

Работа георадара основана на регистрации отраженных от границ раздела слоев или объектов сверхширокополосных электромагнитных импульсов. Электромагнитная волна отражается только от тех участков среды, где существует изменение диэлектрической проницаемости, проводимости, или обоих параметров вместе. Прошедший через границу сигнал имеет меньшую амплитуду, но сохраняет свою полярность и форму. Отраженный от более плотной или более проводящей среды сигнал меняет свою полярность. От менее плотной среды – не меняет. Отражение сигнала от плавной границы растягивается по времени. Слабая проводимость приводит только к затуханию сигнала, в то время как сильная дополнительно вносит дисперсные искажения, в частности, появляются низкочастотные «хвосты». При большом уровне помех, например, при работе в городских условиях, требуется определенный опыт, чтобы определить, где ложный сигнал, а где отображение радарограммы.

В чем преимущество георадарного зондирования перед традиционными методами геологоразведки? При применении метода бурения скважин определяют две точки, по нормативам от 50 до 300 м одна от другой, в зависимости от сложности объекта. По результатам вертикальных скважин cтроится профилированный разрез, на котором выявленные границы геологических структур соединяются прямыми линиями. В действительности ее мощность геологических структур имеет постоянную линейную форму. Опыт показывает, что мощности геологических элементов могут сильно менять свою форму и структуру, особенно на участках со сложным рельефом и на водных переходах. Используя геолокационное зондирование, вместо десятков точек бурения можно ограничиться двумя, необходимыми для калибровки показаний георадара.

Среди представленного на рынке радиолокационного оборудования мы остановили свой выбор на отечественной разработке – георадарах серии «Лоза» производства ВНИИСМИ. От зарубежных и отечественных аналогов эти приборы отличаются большим энергетическим потенциалом, позволяющим работать в средах с высокой проводимостью, напри мер, в суглинке или влажной глине, характерных для Приволжских и Уральских регионов. Все модели георадаров «Лоза-М», «Лоза-В», «Лоза-Н» и «Лоза-К» работают по одному и тому же принципу, имеют примерно одинаковый энергетический потенциал и конструктивно выполнены в одинако- вых корпусах. Они различаются набором и конструкцией антенн, диапазоном рабочих частот, частотой дискретизации, видом экрана (монохромный, цветной), что позволяет подбирать оптимальный комплект оборудования для решения конкретной задачи.

Для проведения работ по геолокационному обследованию нами используется комплект оборудования:

• радар,
• набор антенн (в зависимости от задачи мы подбираем необхо- димые антенны для измерения глубин от 0,1 до 50м),
• трассопоисковый прибор,
• лазерный дальномер,
• рулетка с полимерной лентой,
• спецсуда, для работы с поверх ности водоемов в любое время года,
• средства охраны труда (световозвращающие жилеты, ограждения) и фонари для работы в ночное время.

Специалистами в области георадиолокационного зондирования разработана и успешно применяется следующая методика сопровождения ГНБ при прокладке коммуникаций в городских условиях. Перед началом геолокационного обследования проводится изучение результатов предыдущих обследований для определения объема предполагаемых работ и последующего анализа получен- ных результатов. Также, в зависимости от уровня ответственности согласно ГОСТ 27-751 и сложности инженерно-геологических условий изложенных в Своде правил 11–105, определяется категория сложности объекта строительства.

В лабораторных условиях по предварительным данным проекта строится легенда профиля, на нее наносятся ориентиры и все коммуникации, которые могут встретиться на данной трассе ГНБ. Наличие удобной и легко читаемой подробной легенды экономит время и позволяет избежать множество ошибок. При выезде размечается трасса ГНБ от входного до выходного приямков и производится калибровка георадара. Калибровка необходима, поскольку георадар измеряет не истинную глубину заложения трубы, а время прохождения сигнала от прибора до трубы и обратно. Затем, основываясь на данных георадарной съемки, при необходимости проводится стандартное исследование грунта уменьшенного объема с целью получения физических характеристик грунтов и оснований, как правило, методом бурения или статического зондирования.

Работы по георадарному со провождению бурения скважины разбивается на следующие этапы:

• предпроектное обследование планируемой трассы ГНБ для уточнения положений коммуникаций в зоне проходки на геоподоснове и, что немаловажно, выявление геологических структур. На основе этих данных корректируется первоначальный проект, уточняются точки входа и выхода скважины и глубина горизонта проходки;
• подробное обследование места установки бурового комплекса непосредственно перед началом работ в точках входа и выхода;
• выезд и обследование участков проходки в местах непредвиденных затруднений и остановок. В любой момент можно определить местонахождение штанги, уточнить состав геологической структуры.

Следующий шаг после полевых замеров – интерпретация данных, требующая определенных знаний по геофизике. На первом этапе анализа данных работ по георадиолокации составляется план-схема проведения работ, наносится георадарный профиль и точки радарного зондирования, а также точки стандартных методов изысканий на план местности с расположением на нем всех существующих и проектируемых строений.

На втором этапе производится перекачка на персональный компьютер и обработка георадарных исследований. Сущность обработки георадарных данных состоит, прежде всего, в выделении полезного сигнала на фоне помех и шума, затем уже волны, амплитуды и частотный состав, общий вид записи т. д., для получения параметров среды. В ходе проведения профилирования осуществляется оперативный анализ георадарных данных, выявляются аномальные участки, назначаются дополнительные исследования в зонах с аномалиями, точки георадарного зондирования для определения электрических характеристик грунтов в их нормальном залегании и в зонах с аномалиями.

Затем осуществляется структурное разделение геологических сред, расчленение профиля. Конечным этапом интерпретации является выдача заключения с описанием каждой геологической структуры, графически выделенным на схематичном рисунке цветом.

Приведу два примера сотрудничества с компанией ООО «Эс-Ай-Ви Интертрэйд» (г. Казань).

При проектировании трассы ГНБ через улицу Нариманова после георадарного зондирования грунта был построен георадарный разрез, определены коммуникации и скорректирован профиль (красная жирная линия). По первоначально спроектированному профилю пройти было невозможно, так как попадали в подземные коммуникации. (иллюстр.)

При проектировании перехода через улицу Миславского на топосъемке была нечитаемая схема, никто из представителей района заложения коммуникаций не мог сказать, где, что и на какой глубине находится. Нашими специалистами была сделана георадарная съемка, определены подземные трубопроводы и кабели и построен новый профиль ГНБ под коммуникациями. Основываясь на эти данные, бурение было успешно выполнено.

Еще пример. В Ямалоненецком автономном округе тюменская компания ЗАО «Строймашсервис» выполнила переход через озеро в районе г. Ноябрьск. В течение месяца при температуре от – 20 до – 30 °С бригада делала несколько попыток пробурить на 3, 5 и 6-ти метровой глубине, но как только заходили в русловую часть, возникали проблемы с дальнейшим бурением. При помощи георадарного зондирования было определено коренное дно данного озера (на иллюстрации отчетливо видно коренное дно, которое залегает до 17,5 м и отмечен красными линиями скорректированный профиль проходки после георадарного обследования). После чего бригадой ЗАО «Строймашсервис» работа была выполнена в течение суток, проложена труба диаметром 219 мм и длиной 350 м.

Общие технические параметры георадаров «Лоза»

1.	Диапазон рабочих частот, МГц, не менее	25-300
2.	Дискретность отсчета данных, нсек	1, 2
3.	Количество регистрируемых кадров (экранов формата 128х256), не менее	500
4.	Чувствительность приемника, мкВ, не менее	100
5.	Импульсная мощность передатчика, мВт, не менее	1
6.	Энергетический потенциал, дБ, не менее	120
7.	Средняя излучаемая мощность мВт, не более	100
8.	Длительность регистрируемых реализаций (нсек)	256, 512, 1024, 2048
9.	Потребляемая мощность, не более (Вт)
	– ждущий режим	2,5
	– режим регистрации	3,0
	– режим регистрации с подсветкой	3,7
10.	Связь с компьютером через	RS-232 (COM)
11.	Вес комплекса в сборе, не более (кг)	10
12.	Габариты БУИ-М c СА-1 , (мм), не более	260?150?160
13.	Диапазон рабочих температур, С°	–20 +50

"Технологии Мира", № 02 июнь 2008 г.

наверх