- Глубинный георадар.
Исследования геологической структуры подстилающей поверхности.
- Георадар в подводных археологических исследованиях.
- Разработка аппаратуры, методов обработки данных для электромагнитного подповерхностного
зондирования и опыт их применения.
- Модификации георадаров для морских подводных работ.
- Опыт применения георадиолокации в геофизике.
- "Смотрящие в глубину": Опыт использования отечественных сверхмощных импульсных георадаров серии "Лоза".
- Георадары «Лоза» для подповерхностного зондирования и их применение.
Опыт применения георадиолокации в геофизике.
Беркут А.И.(1), Васильев А.Г.(2), Козляков А.Н.(1), Копейкин В.В.(1), Морозов П.А.(1).
1 - ВНИИСМИ; 2 - Фонд подводных археологических исследований им. В.Д. Блаватского.
Описание аппаратуры.
Георадары серии "ЛОЗА" - переносные импульсные радиолокаторы подповерхностного зондирования
повышенной мощности с отображением радиолокационных профилей в процессе измерения. Георадары
обеспечивает получение регистрируемого геологического профиля на жидкокристаллическом индикаторе
(ЖКИ), определение глубины и места залегания подземных неоднородностей, разнообразных предметов
и объектов в земле: кабелей, труб, фундаментов, уровней грунтовых вод и границ раздела геологических слоев.
Георадары позволяют осуществлять оперативный неразрушающий контроль подстилающей поверхности при проведении
строительных работ, прокладке кабелей и труб, проведении ремонтных работ, а также для использования в
археологии и гидрогеологических изысканиях. Георадары обеспечивают высокую точность локализации объектов,
предметов и границ раздела геологических слоев и определение глубины залегания, и характер неоднородностей.
Георадары "ЛОЗА" отличаются от отечественных и зарубежных аналогов повышенной мощностью излучения (~ 1 МВт),
малым весом (до 10 кг), простотой в обслуживании, и возможностью отображения результатов зондирования в
процессе измерения. Повышенная мощность передатчика георадара позволяет работать в средах с большим
поглощением. Отображение результатов зондирования на встроенном экране делает возможным решение ряда
задач на месте, не прибегая к дополнительной обработке данных на компьютере.
В последнее время в нашей стране и за рубежом успешно развиваются георадарные технологии, относящиеся к
неразрушающим методам контроля подземной среды, в отличие от бурения, шурфования. Георадарное зондирование
позволяет дополнить комплекс геофизических методов в диапазоне глубин, который меньше других охвачен
традиционной геофизикой. Диапазон глубин георадарного зондирования для приборов серии "ЛОЗА" составляет
от поверхности до 7-8 метров в тяжелых глинистых грунтах и до 20 - 30 метров в легких песчаных грунтах и вечной мерзлоте.
Георадарное исследование геологического профиля с помощью приборов серии "ЛОЗА" возможно в трех вариантах:
- сухопутное наземное профилирование (исследование геологической структуры верхнего слоя грунта, обнаружение
и фиксация инженерных коммуникаций под землей, обследование подземных сооружений, фундаментов и т.д.).
Обследование структуры подстилающего слоя грунта и коммуникаций в условиях закрытых помещений с применением "экранированных" антенн;
- исследование геологической структуры придонного слоя грунта и положения коммуникаций с поверхности пресноводных водоемов;
- исследование геологической структуры придонного слоя грунта и положения коммуникаций со дна водоемов, в том числе и морских.
Для выполнения работ во всех трех вариантах может быть использован стандартный "сухопутный" комплект
георадара. При работе с поверхности воды прибор дополняется влагонепроницаемыми мешками для брызгозащиты
антенн приемника и передатчика. Для работы со дна водоемов антенны, приемник и передатчик размещаются в
герметичных боксах. Связь приемника с регистратором георадара осуществляется через герметичный
кабель-удлиннитель (10 - 30 метров).
Опыт георадарных работ.
В этом докладе мы хотим привести примеры использования георадара в различных сферах деятельности
из опыта договорных работ авторского коллектива георадара "ЛОЗА".
В сухопутном варианте наиболее часто георадар используется для обследования строительных
площадок. На рис. 1 приведен один из результатов обследования строительной площадки по
адресу ул. Правды д.8 к. 21.22. по заказу Моспроекта. На георадарном профиле приведена
структура грунта, выделены зоны увлажнения и остатки старых фундаментов.
На второе место, по количеству выполненных работ, занимает применение георадара для
обнаружения фактического положения инженерных коммуникаций при бестраншейной прокладке
методом наклонного бурения.
На рисунке 2 приведен результат сопровождения скважины наклонного бурения под
Проектным проездом у метро Полежаевская. Работа выполнена по заказу Теплостроя.
Очень часто наша георадарная группа приглашается для обследования аварийных провалов
на улицах Москвы. На рис. 3 приведен результат обследования места провала на
Карамышевской набережной.
В результате обследования выявлено, что причиной просадки грунта является нарушение
герметичности старого дренажного коллектора и вынос обводненного песчаного грунта по
коллектору из дорожного основания. Работа выполнена по заказу Префектуры
Северо-Западного округа Москвы.
Очень часто наша георадарная группа приглашается для обследования аварийных
провалов на улицах Москвы. На рис. 3 приведен результат обследования места провала
на Карамышевской набережной. В результате обследования выявлено, что причиной
просадки грунта является нарушение герметичности старого дренажного коллектора и
вынос обводненного песчаного грунта по коллектору из дорожного основания.
Работа выполнена по заказу Префектуры Северо-Западного округа Москвы.
| Рис.2 |
По опыту работ в Нерюнгри и на Чукотке, георадар оказался полезным в геофизических изысканиях на приисках разрабатывающих
"рассыпное" золото. Низкое содержание золота (1 - 1,5 г в 1 м3 породы) не позволяет обнаруживать золотосодержащие пески.
Но с помощью георадара возможно фиксировать погребенный палеорельеф. |
| Рис.3 |
Песчаные отложения в нижних частях погребенных тальвегов, как правило,
характеризуются повышенным золотосодержанием. На Рис. 4 приведен разрез палеорельефа на одном из
приисков в районе Нерюнгри. |
| Рис.4 |
Георадарные обследования широко применяются в археологии. С помощь георадара "ЛОЗА" выполнен большой объем работ в
Таманской экспедиции Института археологии РАН сезонов 1999 - 2003 годов. Работа с археологическими объектами дает
бесценный опыт для оператора по интерпретации результатов зондирования. В археологических экспедициях все обследованные
объекты удается увидеть раскопанными. |
| Рис.5 |
 Георадарное зондирование с поверхности воды (или льда) наиболее часто используются для обследования состояния подводных
газовых и нефтяных переходов. С помощью георадара можно оперативно обследовать структуру грунта в районе трубы и выявить зоны размыва дюкера. |
|
Рис.6 |
На рис. 5 приведен результат обследования газового перехода через реку Осетр.
Работа выполнена по заказу Мособлгаза. На рис. 6 приведен фрагмент разреза дна
Большого Енисея по судовому ходу на участке между Кызылом и водохранилищем Шушенской ГЭС. Задача обследования состояла
в обнаружении выходов скального основания до глубин, лимитирующих прокладку судового хода глубиной до 3 метров. |
|
Рис.7
|
Подводная морская версия георадара "ЛОЗА" возникла благодаря нашему участию в экспедициях на Тамани.
Многие археологические объекты в районе Таманского залива Черного моря находятся под водой на малых
глубинах (0,5 - 1,0 м.) под слоем илистых песков, ракушечника и ила мощностью до 2 м.
Такое расположение объектов делает невозможным их обнаружение с помощью гидролокационных
методов или визуального осмотра аквалангистами. |
|
Рис.8 |
При работе георадаром с поверхности, удавалось зондировать дно на 1 - 2 метра через слой морской
воды до 0.2 - 0.3 метра. Для обеспечения работы на любой глубине, необходимо было устранить
поглощающий слой морской воды и поместить антенны георадара, непосредственно, на дно. |
После отработки конструкции на трех моделях был создан подводный георадар весом
около 30 кг (рис. 7). В сезоне археологических работ 2003 года были выполнены подводные георадарные
исследования в Таманском заливе Черного моря суммарной длиной около 20 км. В качестве иллюстрации
результатов зондирования приводим подводное сечение основания Киммерийского вала погребенного слоем морских осадков (Рис.8).
Основание вала состоит из блоков уплотненной глины. Возраст этого строения около 3 000 лет.
Подводная версия морского георадара оказалась незаменимой для работы в загрязненных водах рек,
протекающих через большие города. Георадарное зондирование на большие глубины с поверхности в
таких "пресных" водах не возможно. Так, например, в Москве реке на территории города на глубине
3 - 4 метра отраженные сигналы от дна отсутствуют. При георадарном обследовании дна Амура были
получены отраженные сигналы от геологических структур придонного слоя на глубинах более 17 метров.
Заключение.
Наш опыт применения георадара свидетельствует, что георадиолокация постепенно занимает достойное
место в арсенале исследовательских методов геофизики. Подводный морской георадар предоставляет
уникальную возможность дистанционно зондировать среды (морские иловые отложения, и т. п.),
которые были не доступны для других методов.
наверх
|
|
|
