Технология изучения мерзлых грунтов криолитозоны России по затуханию электромагнитных полей

Рассмотрены научно-методические основы новой инновационной геофизической технологии, состоящей из двух наземных методов геоэлектрики: георадиолокационного и индуктивного электромагнитного зондирования. Технология ориентирована на всестороннее изучение в природных условиях и на застроенных территориях неоднородных анизотропных мерзлых грунтов, слагающих наиболее важный в строительном отношении слой годовых теплооборотов в сфере его механического, теплового и иного взаимодействия с фундаментами инженерных сооружений. Физической основой технологии является пространственно-временная зависимость скорости распространения и затухания импульсных и гармонических электромагнитных волн от строения, состава, свойств и состояния мерзлых грунтов. Однако главное внимание в технологии сосредоточено на изучении параметра затухания амплитуды волн, наиболее информативного и чувствительного к изменению всего внутреннего облика грунтовой среды. Методической основой технологии служит запатентованный новый способ многоразовых измерений сигналов георадиолокации и индукции с изменением положения и азимута излучающей и приемной антенны георадаров и аппаратуры индуктивной геоэлектрики в окрестности точек поисково-разведочной и мониторинговой сети геолого-геофизических наблюдений. При 36 измерениях сигналов георадиолокации и 8 измерениях сигналов индукции прямой и встречной установками относительная погрешность вычисления средних значений скорости, удельного послойного затухания и параметра амплитудного затухания волн во всем слое годовых теплооборотов не превышает 10%. Такой уровень точности вполне приемлем для решения широкого круга задач, касающихся научно-практического изучения мерзлых грунтов в целях информационного обеспечения криогенной безопасности России. Инженерно-геологическая эффективность технологии проиллюстрирована несколькими типичными примерами с пространным изложением результатов электромагнитного зондирования в трех ключевых направлениях: изучения структуры, петрофизики и радиофизики мерзлых грунтов

Ключевые слова: инновация, технология, мерзлые грунты, слой годовых теплооборотов, электромагнитные волны, сигналы георадиолокации и индукции, затухание

Список использованных источников

  1. Патент 2490671 RU, МПК G01V 3/12, G01S1 3/88. Способ георадиолокации многолетнемерзлых пород/Л. Г. Нерадовский; заяв. Л. Г. Нерадовский. № 2011125238/28; заяв. 17.06.2011; опубл. 20.08.2013. Бюллетень № 23. 11 с.
  2. Л. Г. Нерадовский. Научно-методические основы изучения мерзлых грунтов слоя годовых теплооборотов методами электромагнитных зондирований: дис. … д-ра техн. наук. Якутск, 2016. 378 с.
  3. Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий РФ. Указ Президента РФ от 07.07.11 г. № 899. ИА «ГАРАНТ»: информационно-правовой портал. http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/55071684/#ixzz2zc2MIy33.
  4. Ю. Д. Зыков. Геофизические методы исследования криолитозоны: учебник. М.: МГУ, 2007. 272 с.
  5. Рекомендации по определению физико-механических свойств мерзлых грунтов геофизическими методами. ПНИИИС. М.: Стройиздат, 1989. 56 с.
  6. М. Л. Владов, М. С. Судакова. Георадиолокация. От физических основ до перспективных направлений. М.: Геос, 2017. 240 с.
  7. Материалы XI Международного симпозиума по проблемам инженерного мерзлотоведения (г. Магадан, Россия, 5-8 сентября 2017 г.). Тезисы докладов/Отв. ред. Р. В. Чжан. Якутск: ФГБУН Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН, 2017. 380 с.
  8. В. П. Мельников, В. Б. Геннадиник. Криософия — онтология холодной материи//Вестник Тюменского государственного университета. 2012. № 2. С. 6-14.
  9. В. П. Мельников, В. Б. Геннадиник, А. В. Брушков. Аспекты криософии: криоразнообразие в природе//Криосфера Земли. 2013. Т. XVII. № 2. С. 3-11.
  10. А. Т. Акимов, Т. М. Клишес, В. П. Мельников, А. М. Снегирев. Электромагнитные методы исследований криолитозоны/Под ред. В. Д. Бадалова. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1988. 48 с.
  11. Г. В. Геннадиник. Геофизические исследования мерзлых горных пород и льдов: Указатель литературы (1930-1985 гг.)/Сост., под ред. Б. И. Геннадиника. Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 1986. 134 с.
  12. А. П. Зарубин. Отечественная библиография 1990-2018 гг. Подповерхностное зондирование. Электронные текстовые данные. http://www.prometeus.nsc.ru/partner/zarubin/sonde2.ssi.
  13. G. R. Olhoeft (1978). Electrical properties of permafrost//Third International conference on permafrost. Proceedings. Vol. 1. P. 128-131.
  14. M. K. Seguin (1978). Temperature-electrical resistivity relationship in continuous permafrost at purtuniq, ungava peninsula//Third International conference on permafrost. Proceedings. Vol. 1. P. 137-144.
  15. A. G. Lewkowicz, B. Etzelmuller, S. L. Smith (2011). Characteristics of Discontinuous Permafrost based on Ground Temperature Measurements and Electrical Resistivity Tomography, Southern Yukon, Canada//Permafrost and periglacial processes. Vol. 22. Issue 4. October 2011. P. 320-342.
  16. Christian Hauck (2013). New Concepts in Geophysical Surveying and Data Interpretation for Permafrost Terrain//Transactions of the International Permafrost Association. Vol. 24. Issue 2. P. 131-137.
  17. Л. Г. Нерадовский. Методическое руководство по изучению многолетнемерзлых пород методом динамической георадиолокации. М.: РАН, 2009. 337 с. (Серия «Избранные труды Российской школы по проблемам науки и технологий: ежегод. изд. МСНТ; гл. ред. Н. П. Ершов.)
  18. В. Ф. Лебедев, В. И. Онущенко, Л. М. Литвинцева. Комплекс СЭМЗ. Методическое пособие. Красноярск: НПО «Сибцветметавтоматика», 1991. 60 с.
  19. Комплекс СЭМЗ (среднечастотного электромагнитного зондирования). Техническое описание. Красноярск: НПО «Сибцветмет-автоматика», 1991. 30 с.
  20. В. И. Иголкин, Г. Я. Шайдуров, О. А. Тронин, М. Ф. Хохлов. Методы и аппаратура электроразведки на переменном токе. Красноярск: СФУ, 2016. 272 с.
  21. А. В. Омельяненко. Георадиолокация мерзлых рыхлых отложений: дисс. ... к. т. н.: 04.00.12. М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 1989. 194 с.
  22. М. И. Финкельштейн, В. А. Кутев, В. П. Золотарев. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии/Под ред. М. И. Финкельштейна. М.: Недра, 1986. 128 с.
  23. Л. А. Суханов. Измерение мощности горных ледников радиолокационным методом//Материалы гляциологических исследований. Хроника. Обсуждения. Вып. 22. М.: Институт географии АН СССР, 1973. С. 58-64.
  24. В. В. Богородский. Радиозондирование льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 63 с.
  25. Л. Г. Нерадовский. Применение радиолокации при картировании таликов в окрестностях Якутска//Третья республиканская конференция по повышению научно-технического уровня изысканий в строительстве. Тезисы докладов. Якутск, 1989. С. 77-78.
  26. П. Н. Александров. Теоретические основы георадарного метода. М.: Физматлит, 2017. 120 с.
  27. Материалы Международной научно-практической конференции «Георадар-2017» 27-29 сентября 2017 г. Тезисы докладов. М.: МГУ, 2017. С. 8. http://www.georadarconf.ru.
  28. Д. М. Шестернев, Л. Г. Нерадовский, А. В. Литовко. Изучение методом индукции теплового состояния основания автодороги федерального значения «Амур» (Чита-Хабаровск)//Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 2. С. 100-111.
  29. Л. Г. Нерадовский. Волновые характеристики многолетнемерзлых пород Западной Якутии//Материалы IV конференции геокриологов России. МГУ им. М. В. Ломоносова, 7-9 июня 2011 г. Т. 1. Ч. 2. Геофизические исследования в криолитозоне. М.: Университетская книга, 2011. С. 208-215.
  30. Л. Г. Нерадовский, Д. М. Шестернев, А. А. Литовко, А. Н. Федоров, П. Я. Константинов. Нормативные показатели и связь характеристик электрических свойств песков криолитозоны Якутии//Сергиевские чтения. Инженерная геология и геоэкология. Фундаментальные проблемы и прикладные задачи. Вып. 18. Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (24-25 марта 2016 г.). М.: РУДН, 2016. С. 555-560.
  31. И. С. Рожков, Г. П. Михалев, Б. И. Прокопчук, Э. А. Шамшина. Алмазоносные россыпи Западной Якутии. М.: Наука, 1967. 271 с.

Авторы