В работе рассматривается подход к локализации интервалов развития геомеханических процессов в подземных сооружениях на основе классификации и трансформации данных сейсморазведочных исследований. Предлагаемый подход позволит при интерпретации результатов сейсморазведочных работ выявить интервалы развития трещиноватости, разуплотнения пород, водопритока и других геомеханических процессов. Методика предусматривает формирование матриц продольных (Vp), поперечных (Vs) скоростей и соотношения скоростей (Vs/Vp) вдоль профиля исследований для выполнения последовательной фильтрации. Результаты фильтрации служат основой для формирования банка информативных материалов для дальнейшего проведения классификации. На базе отечественного программного обеспечения КОСКАД 3D реализованы четыре подхода для объединенной цифровой модели параметров Vp, Vs и Vs/Vp. Одним из ключевых элементов в процессе классификации является объединение гридов для повышения вероятности обнаружения интервалов с разнородными идентификационными признаками. Результатом применения данного методического подхода является построение комплексной интерпретационной модели, на которой отчетливо проявляются потенциальные зоны развития геомеханических рисков.
Развитие производства калийных удобрений является важной стратегической задачей, стоящей перед российской агропромышленностью. Запасы открытых месторождений калийно-магниевых солей при ежегодно растущих темпах добычи заметно снижаются, что требует обеспечения стабильного восполнения ресурсной базы как за счет открытия новых месторождений, так и освоения глубоко залегающих продуктивных горизонтов на уже разрабатываемых месторождениях. Освоение месторождений калийно-магниевых солей в большинстве случаев ведется шахтным методом. Для любого соляного месторождения основной проблемой является вода. Сухие соляные выработки не нуждаются во вспомогательных укреплениях и прекрасно выдерживают горное давление, но при поступлении воды они начинают интенсивно обрушаться, поэтому особое внимание уделяется гидроизоляции шахт. Определение пространственного положения и физико-механических свойств водоносного и водозащитного горизонтов в геологическом разрезе являются важным этапом разведки месторождения солей. Результаты этих исследований позволяют обосновать оптимальную систему разработки месторождения с целью минимизации экологических и экономических рисков. На территории России расположено уникальное по геологическому строению месторождение калийно-магниевых солей, продуктивный горизонт которого залегает на значительной глубине и имеет над кровлей региональный водоносный горизонт, что существенно ограничивает процесс разработки. Для определения параметров исследуемого объекта были проанализированы данные сейсморазведки МОВ ОГТ и комплекса скважинных методов радиоактивного и акустического каротажа с привлечением данных ВИКИЗ. В результате проведенного анализа установлено расположение водоносной толщи, определены средние мощности водоносных горизонтов и возможных водозащитных толщ. По результатам исследований были предложены методы повышения эксплуатационной надежности основного ствола проектируемой шахты с целью минимизации рисков прорыва воды в ствол шахты.
В работе рассмотрен и обоснован способ локализации скрытых полостей на основе исследования отраженных электромагнитных волн. Вопрос своевременной локализации скрытых полостей в технических объектах является крайне актуальным ввиду существенного влияния на дальнейшую эксплуатационную надежность объектов в целом. Исследованы проблемы локализации скрытых под железобетонными плитами полостей грунтовых массивов гидротехнических сооружений, приведены результаты георадиолокационных исследований полостей, физическое моделирование полости, а также математическое моделирование отраженного сигнала. В современной подповерхностной радиолокации разработаны способы, позволяющие уверенно локализовать скрытые полости в грунте. Однако это возможно только в том случае, если между смежными слоями имеется четкая граница, обуславливающая скачок диэлектрической проницаемости. В результате резкого изменения диэлектрической проницаемости возникает отраженная волна, по которой судят о наличии подповерхностной неоднородности. Причем, чем больше разность величин диэлектрической проницаемости в соседних слоях, тем больше амплитуда отраженной волны. Если же полость находится в стадии образования, т.е. наполнена грунтом с уменьшенной плотностью, то на границах слоев отсутствует четкая граница, что обуславливает плавное изменение диэлектрической проницаемости с глубиной. При этом амплитуда отраженной волны минимальна и полезный сигнал маскируется помеховыми сигналами, отраженными от различных неоднородностей. Уверенно обнаружить в этом случае полость в стадии образования не представляется возможным. Для обнаружения слабых сигналов можно использовать анализ фазы отраженного сигнала, которая изменяется в соответствии с законом изменения коэффициента отражения. В статье проанализированы сигналы, отраженные от неоднородностей, и сделан вывод о возможности обнаружения пустот в грунте на основе применения метода когерентной обработки сигналов.
Рассмотрены возможности георадиолокационных исследований для оценки степени трещиноватости скальных массивов. Выполнено математическое моделирование волновых электромагнитных полей трещин скальных массивов. Сформулирована классификация волновых электромагнитных полей от скальных массивов с различной степенью трещиноватости. Намечены перспективы применения метода георадиолокации при изучении трещин скальных пород.
Рассмотрены возможности георадиолокационных исследований для неразрушающего контроля состояния крепления верховых откосов грунтовых плотин гидротехнических сооружений. Сформулированы основные диагностические признаки волнового электромагнитного поля, характеризующие размещение дефектов крепления плотин. Намечены перспективы применения метода георадиолокации при изучении гидротехнических сооружений.
Рассмотрены результаты применения георадиолокационных исследований в шахтной клети с целью оценки технического состояния крепи и закрепного пространства, впервые использованного для изучения вентиляционного ствола «ВС-1», рудника «Октябрьский».
Накопленный опыт позволяет судить о широких возможностях метода георадиолокации для неразрушающего контроля эксплуатационной надежности гидротехнических и транспортных сооружений [1, 4]. Метод георадиолокации предназначен, прежде всего, для качественной оценки состояния сооружений. Высокая чувствительность этого метода к незначительным изменениям в строении, структуре и состоянии материалов конструкции сооружения делают его незаменимым для выявления дефектов, накапливающихся, развивающихся и проявляющихся под действием внешних нагрузок и обуславливающих снижение долговечности и несущей способности конструкций в целом [2, 3]. На примерах результатов георадиолокационного обследования бетонного крепления напорного откоса грунтовой плотины Нижегородской ГЭС и участка Октябрьской железной дороги показана высокая эффективность применения метода для выявления и оценки геометрических параметров дефектов гидротехнических сооружений и земляной насыпи железнодорожного пути.
