Инженерная геология

Инженерная геология как наука, изучающая морфологию, динамику и региональные особенности верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их взаимодействие с сооружениями (элементами техносферы) инженерно-строительной деятельности человека, представляет собой целевое применение георадарных исследований.

Использование георадаров в комплексе инженерно-геологических изысканий позволяет геофизикам и геологам получать дополнительную непрерывную геологическую информацию нового уровня. Данные электромагнитного зондирования обладают существенно большей информативностью, позволяют более детально изучать мелкомасштабные строение и структуру геологических объектов.

Отличительной особенностью приборов серии ЛОЗА, по сравнению с известными зарубежными и отечественными аналогами, является большой энергетический потенциал, позволяющий работать в средах с высоким поглощением. Импульсная мощность передатчиков увеличена более чем в 100 000 раз.

Среднечастотный версия георадара «ЛОЗА-В» работает в полосе частот 50-300 МГц и обладает потенциалом более 120 дб. Это позволяет зондировать грунт антеннами 100-300 МГц в средних условиях (низко- и среднеомные отложения с высоким поглощением электромагнитного сигнала) до глубин 10 метров и в легких (высокоомных) грунтах до глубин 15-20 метров.

Глубинный низкочастотный георадар модели «ЛОЗА-Н» работает в полосе частот 1-50 МГц. Использование низкочастотных антенн 10, 15 и 25 МГц и сверхмощного передатчика мощностью 20 мегаватт делает этот прибор уникальным исследовательским средством геологической среды до глубин 100-150 метров в среднеомных условиях и до 200-250 метров в высокоомных грунтах.

При выполнении инженерно-геологических изысканий реализуются основные преимущества метода георадиолокации:

1. Не нарушающий принцип зондирования позволяют полностью исключить воздействие на обследуемый объект. Это особенно важно при обследовании карстов и оползней. Бурение таких объектов может привести к ускорению развития процесса;
2. Георадарное обследование можно выполнять без ущерба для качества в сложных условиях, неприемлемых для применения других методов геофизики и бурения (крутые оползневые склоны, заросшая неподготовленная местность, заболоченные топкие места, карсты на дне водоемов и т.п.);
3. Детальность георадарной съемки (шаг по профилю 5-50 см) позволяет обследовать проявления опасных геологических процессов с высокой детальностью. Основное преимущество – скорость производства измерений и интерпретации данных.

Георадарное зондирование позволяет успешно выделять горизонты и инженерно-геологические элементы с различными физическими свойствами. Георадарный сигнал однозначно выделяет геолого-геофизические границы горизонтов, обладающих контрастом по диэлектрической проницаемости. В необводненном состоянии основные породы грунтов (песок, суглинок и глина) обладают примерно одинаковыми показателями диэлектрической проницаемости (ε = 2,4 – 2,6). В обводненном состоянии показатели диэлектрической проницаемости для этих пород резко увеличиваются (до 10-15 раз). Различие процессов поглощения влаги (намокания) в естественных условиях у основных типов грунтов делает их контрастными и хорошо различимыми для зондирующего сигнала. Георадар успешно регистрирует границы между различными типами грунтов, отличающихся литологическим составом и влагонасыщенностью. Для георадарного сигнала являются хорошим контрастом и массивы одного и того же грунта, находящиеся в различном агрегатном состоянии (мерзлота или талая зона), с нарушенной (копанной) или ненарушенной структурой.

Из опыта работ Компании ВНИИСМИ можно выделить ряд направлений эффективного использования георадара для нужд инженерных изысканий:

• инженерно-геологическое и гидрогеологическое картирование строительных площадок, техногенных грунтов (насыпей автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных аэродромных полос, дамб, плотин);
• георадарное обследование акваторий, определение мощности ледового покрова;
• обнаружение и инженерно-геологическая оценка проявлений опасных геологических процессов, таких как карстовые и суффозионные провалы, оползни, просадки, зоны сезонной и вечной мерзлоты, утечки на водо- и нефтепроводах;
• обнаружение и картирование зон загрязнений и аварийных подземных разливов нефтепродуктов и других опасных жидкостей, погребенных отходов и захоронений;
• обнаружение и уточнение положения подземных объектов, погребенных фундаментов при проектировании и строительстве новых сооружений;
• поиск скрытых нарушений конструкции наземных сооружений и подземных выработок;
• обнаружение аномальных и техногенных и естественных геологических образований по трассам подземной прокладки трубопроводов методами ННБ и ГНБ, которые могли бы затруднить или сделать невозможной их проходку;
• уточнение положения существующих действующих и брошенных подземных инженерных коммуникаций.