Научное обоснование и разработка технологии изучения массивов пород и грунтов криолитозоны радиоимпедансным зондированием (30.08.2011)

Автор: Ефремов Владимир Николаевич

Ефремов Владимир Николаевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ

ИЗУЧЕНИЯ МАССИВОВ ПОРОД И ГРУНТОВ КРИОЛИТОЗОНЫ РАДИОИМПЕДАНСНЫМ ЗОНДИРОВАНИЕМ

Специальность 25.00.08 – инженерная геология,

мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Якутск 2011

Работа выполнена в Институте мерзлотоведения им. П. И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук.

Научный консультант – доктор технических наук Шестернев Дмитрий Михайлович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Гаврильев Рев Иванович,

доктор технических наук

Башкуев Юрий Буддич,

доктор геолого-минералогических наук

Зыков Юрий Дмитриевич.

Ведущая организация – Институт нефтегазовой геологии и геофизики

им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук.

Защита диссертации состоится 11 октября 2011 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 003.025.01 при Институте мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН по адресу: 677010, г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета. Копии отзывов для скорой доставки можно отправить на факс: 8-4112-33-44-76 или по электронной почте mpi@ysn.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН.

Автореферат разослан ____ сентября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат географических наук М.М. Шац

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В массивах пород и грунтах криолитозоны содержание льда и незамерзшей воды, определяющее их физические свойства в пространстве и во времени, находится в динамически равновесном состоянии, параметры которого изменяются, в первом случае – под влиянием естественных изменений природной среды, во втором случае – под техногенным воздействия сооружения на природную среду. Изменение параметров динамического равновесия, а, следовательно, и криогенного состояния, наиболее эффективно регистрируется в натурных условиях электроразведочными методами геофизики.

Нашедшие широкое применение методы электроразведки на постоянном токе имеют некоторые недостатки, сужающие область использования. К основным из них относятся: сложность обеспечения надежного контакта электродов с мерзлыми породами при производстве измерений; экранирование высокольдистым горизонтом подстилающих пород; затруднение локализации исследуемых объектов при изучении изменения строения и свойств грунтов основания в процессе эксплуатации зданий и инженерных сооружений. Высокую степень локализации изучаемых объектов в грунтах криолитозоны имеет метод георадиолокации. Однако и ему присущи следующие недостатки: необходимость резкого отличия изучаемых отложений по электрическим свойствам для надежного получения отраженных сигналов; малая глубинность зондирования при наличии в верхней части разреза проводящих слоев, представляющих собой засоленные грунты либо криопэги.

Между тем в последние десятилетия продолжает развиваться метод, основанный на изучении структуры поля удаленных радиостанций и определении по ней электрического сопротивления пород в пункте наблюдения. Сначала он назывался методом радиокип, затем радиоэлектромагнитным профилированием (РЭМП) или зондированием (РЭМЗ). В последние годы, с развитием метода в России и за рубежом, он получил еще одно название – радиомагнитотеллурический (РМТ). Нами, при изучении данным методом пород и грунтов криолитозоны, применяется термин, характеризующий область частот и измеряемые параметры – радиоимпедансное зондирование (РИЗ).

В отличии от других высокочастотных методов электроразведки радиоимпедансное зондирование при изучении массивов пород и грунтов криолитозоны имеет такие преимущества, как глубинность, достаточная для их изучения при любых параметрах разреза, и возможность применения коротких приемных линий при зондировании высокольдистых отложений, за счет повышенных значений горизонтальной электрической составляющей поля над ними.

В настоящее время, в связи с глобальным изменением климата,

участились случаи деформации зданий и сооружений, построенных на мерзлых грунтах. Поэтому особое внимание придается мониторингу основания сооружений в криолитозоне. Для выявления причин, вызвавших деформации, как правило, используются весьма дорогостоящие горно-проходческие работы, поскольку традиционные геофизические методы в этом случае малоэффективны. Наличие разработанной технологии радиоимпедансного зондирования грунтов основания сооружений позволит сократить расходы и повысить информативность сведений для принятия рациональных решений по выводу зданий и сооружений из аварийных ситуаций. Однако потенциальные возможности применения радиоимпедансного зондирования при изучении массивов пород и грунтов криолитозоны не реализуются из-за отсутствия научного обоснования и разработки эффективной технологии его применения.

Диссертационная работа решает крупную научно-техническую проблему – повышение эффективности геокриологических исследований и предупреждения геотехногенных чрезвычайных ситуаций при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и инженерных сооружений в криолитозоне, для чего в работе предложены научно обоснованные технологические решения применения радиоимпедансного зондирования.

Диссертационная работа выполнена автором в Институте мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН на основе проведенных им исследований по следующим программам и проектам:

1. Государственные научно-исследовательские программы и проекты СО РАН.

1.1. Программа 24.4. Криогенные процессы в естественных и искусственных средах. Методика мониторинга, моделирование и прогноз состояния криосферы.

Проект 24.4.3. Исследование взаимосвязи устойчивости природно-технических систем с кинетикой теплофизических и физико-механических свойств пород криолитозоны. № гос. рег. 0120.0404034 (2005–2006 гг.).

1.2. Программа 7.10.2. Состояние, строение и изменения криосферы: криогенез и его воздействие на природные и техногенные геосистемы.


загрузка...