Оценка характеристик сигналов при поиске пустот в грунте под бетонными плитами радиолокационными станциями подповерхностного зондирования
- 1 — канд. техн. наук доцент Михайловская военная артиллерийская академия
- 2 — д-р геол.-минерал. наук профессор Санкт-Петербургский горный университет
- 3 — канд. геол.-минерал. наук доцент Санкт-Петербургский горный университет
Аннотация
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.
Литература
- Андреев Г.А. Радиоволновые системы подповерхностного зондирования / Г.А.Андреев, Л.В.Заенцев, В.В.Яковлев // Зарубежная радиоэлектроника. 1991. № 2. С. 3-22.
- Андрианов В.В. Подповерхностная радиолокация слоисто-неоднородного грунта планеты // Радиотехника и электроника. 1992. Т. 37. № 11. С. 1937-1948.
- Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. 343 с.
- Владов М.Л. Введение в георадиолокацию / М.Л.Владов, А.В.Старовойтов. М.: Изд-во МГУ, 2004. 153 с.
- Вопросы подповерхностной радиолокации / Под ред. А.Ю.Гринёва. М.: Радиотехника, 2005. 416 с.
- Изюмов С.В. Теория и методы георадиолокации / С.В.Изюмов, С.В.Дручинин, А.С.Вознесенский. М.: Изд-во «Горная книга». 2008. 196 с.
- Крапивский Е.И. Основы технической диагностики и надежности трубопроводов / Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». СПб, 2014. 337 с.
- Петровский А.Д. Радиоволновые методы в подземной геофизике. М.: Недра, 1971. 224 с.
- Подповерхностная радиолокация / М.И.Финкельштейн, В.И.Карпухин, В.А.Кутев, В.Н.Метелкин; Под ред. М.И.Финкельштейна. М.: Радио и связь. 1994. 215 с.
- Теоретические основы радиолокации / А.А.Коростелев, Н.Ф.Клюев, Ю.А.Мельник и др.; Под ред. В.Е.Дулевича. М.: Советское радио. 1978. 608 с.
- Финкельштейн М.И. Радиолокация слоистых земных покровов / М.И.Финкельштейн, В.Л.Мендельсон, В.А. Кутев; Под ред. М.И. Финкельштейна. М.: Советское радио. 1977. 173 с.
- Финкельштейн М.И. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии / М.И.Финкельштейн, В.А.Кутев, В.П.Золотарев. М.: Недра, 1986. 128 с.
- Якубовский Ю.В. Электроразведка. М.: Недра, 1980. 384 с.
- Ground-penetrating radar reflection rofiling of groundwater and bedrock in an area of discontinuous permafrost / S.A.Arcone, D.E.Lawson, A.J.Delaney, J.C.Strasser, J.D.Strasser // Geophysics. 1998. Vol. 63. № 5. P. 1573-1585.