Применение георадара при инженерно-геологических изысканиях

Применение информационных технологий при традиционных методах ведения полевых инженерно-геологических работ ограничивается лишь стадией камеральной обработки и, в меньшей степени, лабораторных исследований; сами же полевые ра­боты, в лучшем случае, механизированы (например, буровые работы); проходка шур­фов выполняется вручную со всеми присущими подобной технологии недостат­ками.

Перспективным с точки зрения внедрения информационных технологий явля­ется применение георадара.

Подповерхностное радиолокационное зондирование (Ground Penetrating Radar, в дальнейшем GPR) – один из новейших методов волновой геофизики, разработанный в 80-х годах прошлого столетия, – получило относительно широкое применение в инже­нерно-геологических изысканиях лишь с начала этого столетия благодаря стре­митель­ному росту возможностей компьютерной обработки информации и значитель­ному уве­личению потребностей в инженерной разведке.

Принцип действия аппаратуры GPR (в общепринятой терминологии – геора­дара) основан на генерации сверхширокополосных наносекундных импульсов метро­вого и деци­метрового диапазона электромагнитных волн и приеме сигналов, отражен­ных от гра­ниц раздела слоев зондируемой среды, имеющих различные электрофизиче­ские свой­ства, обработке принятых сигналов и последующим измерением временных интервалов между отра­женными импульсами.

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 коренными и осадочными породами и т.д.

Методика обработки георадиолокационных данных состоит, прежде всего, в вы­делении полезного сигнала на фоне помех и шума. А затем уже полезные волны, их ам­плитуды, частотный состав и т.д. используются для получения параметров среды. Для выделения полезных сигналов ис­пользуется отличие их характеристик от соответст­вующих характеристик шума и волн-помех. Опираясь на эти различия, с помощью раз­нообразных приемов преобразования сигналов (осуществляемых с помощью компью­тера с соответствующим программным обеспечением) волны- помехи и шумы отсека­ются, и получается запись – радаро­грамма, которая в дальнейшем интерпретируется соответствующим специалистом.

Целью интерпретации георадиолокационных данных является выделение на ра­дарограмме относительно однородных областей и геологическая привязка последних – определение литологического состава и мощности (обычно с помощью данных буре­ния или шурфования) – для получения подробного геологического разреза, содержа­щего все необходимые для проектирования данные.

Все задачи, решаемые с помощью георадара, могут быть разделены на две группы с характерными типами объектов исследования и представлениями результа­тов.

Рис.15 Продольный геологический профиль на основе радарограммы

1. Геологические, инженерно-геологические и гидрологические задачи: картиро­ва­ние геологических структур, построение геологических разрезов в местах с техно­генным характером грунтов (например, на железных дорогах), определение уровня грунтовых вод, определение толщины ледяного покрова, определение мощно­сти вод­ного слоя и карти­рования поддонных отложений, определение мощности сезон­ного промерзания, окон­туривание областей вечной мерзлоты.

2. Поиск локальных объектов, обследование инженерных сооружений, наруше­ния штатных ситуаций: трубопроводов; кабелей; участков разреза с наруше­нием есте­ственного залегания грунта (рекультивированных земель, погребенных вы­емок); погре­бенных отходов и захоронений, подземных выработок, карстовых и суффо­зионных провалов; границ распространения углеводородных загрязнений; поиск скры­тых нару­шений в стенах наземных сооружений и шахт; поиск нарушений, возникших в процессе строительства или эксплуатации в конструкции автомобильных и железных дорог, взлетно0-посадочных полс аэродромов и т.д.

Применение георадара при реальных инженерно-геологических изысканиях для проектирования капитального ремонта пути в настоящее время в нашей стране нахо­дится на стадии разработки и внедрения. Получены первые практические результаты: продольный геологический про­филь, приведенный на рис.15 построен на основе радарограммы полученной с помо­щью георадара Зонд-12с.