Географски радарни профили в района на пясъчната кариера

В моренни и алувиални отлагания използването на георадарния метод е много ефективно за изследване на структурата на горната част на масива от рохкави песъчливи почви и повърхността на скалната основа. При дълбоко ниво на подпочвените води използването на нискочестотни диполни антени позволява достигане на дълбочина от 15-20 m, проследяване на границите на почвените слоеве и особеностите на повърхността на основната скала. Фигурата показва примери за радарни секции (75-150-900 MHz), които показват в детайли структурата на моренните почви над повърхността на скалната основа и са ефективно допълнение към сеизмичния метод на отразените вълни. Възможностите за използване на високочестотна екранирана 900 MHz антена в комплекс за тези цели са значително ограничени, тъй като дълбочината на проникване на импулса обикновено не надвишава 3-4 m дори в сухи песъчливи почви.

Грунтопроникващо радарно сондиране на почвената основа на насипа на пътническия кей

Използването на екранирана високочестотна антена е по-ефективно в градските райони при идентифициране на зони с рохкава почва под твърди пътни и тротоарни повърхности.
Пример за интерпретация на сондирани данни от насипна почвена маса е показан на фигурата по-долу. Под паветата и засипката с трошен камък могат да се наблюдават зони с повишени амплитуди на отражение и забавяне на времето за регистрация, свързани с възможни зони на разрохкване и повишено водонасищане в песъчлива почва.Примери за радарни профили, получени с помощта на екранирана високочестотна (900 MHz) антена (вляво) и диполна нискочестотна (150 MHz) антена (вдясно) върху участък от насип с калдъръмена повърхност.Най-силните отразяващи граници най-вероятно са свързани с повърхностите на наситени с вода лещи в пясъчния масив. Поради натрупването на дъждовна вода върху паветата е възможно тя да проникне в повърхностния слой от трошен камък и пръст, което значително променя и усложнява вълновата картина на записите поради рязка промяна в диелектричната проницаемост на почвата. Нискочестотното радарно сондиране е много ефективен метод за картографиране на повърхността на подземните води в пясъчни седименти.

Откриване на изкуствени обекти в почвения масив

Под основната фаза на отражение има зони с повишена амплитуда на сигнала, отразен (разпръснат) от много малки обекти. Такива обекти на профила на георадара най-вероятно се интерпретират като фрагменти от бетон или асфалтова настилка. Много хиперболични фазови оси на дифракционни вълни са записани на фрагмент от профил на дълбочина от 0,2 m до 1,0 m. Изразената дифракция показва наличието на плътни чужди тела в почвата, вероятно фрагменти от бетонни конструкции на стара сграда.Профилът показва характерни дифракционни вълни от по-малки обекти като тръби, комуникационни канали, кладенци и др. Фигурата показва примери за проявлението на такива обекти под формата на хиперболични вълнови пакети.Нискочестотното радарно сондиране е много ефективен метод за картографиране на повърхността на подземните води в пясъчни седименти. В същото време повърхността на наситените с вода почви представлява твърда екранираща граница, под която е проблематично да се проследят отразяващи граници в пясъчно-глинестия масив.

Картиране на релефа на отразяващи хоризонти на почвен масив

В района на изследване повърхността на сложен отразяващ хоризонт, разположен на дълбочина от 0,5 до 2,5 m, на повечето георадарни участъци могат да се проследят няколко вдлъбнатини с дълбочина от 1,0 до 2,5 m от повърхността на тази отразяваща повърхност в района. Най-дълбокият от тях има вид на тясно дере с ширина 6-15 m и се простира от югозападния край на изследователския участък до центъра му в североизточна посока. На запад от центъра на района на проучването има по-широко, но по-малко дълбоко (до 1,6 m) продължение.Изображението показва структурна карта на повърхността на дъната на депресията. Дълбочината на тези вдлъбнатини понякога достига 2,5 m. Широка депресия на тази отразяваща граница може да се наблюдава под формата на депресия, простираща се на северозапад със сложна конфигурация на границата в план близо до североизточната граница на обекта. Съдейки по големия брой локални нехомогенности в слоя над тази граница, той представлява разделение на изкуствено насипна почва от повърхността на морски (или алувиални) пясъчни и глинести отлагания.

• Back

Пример за запис на отразени вълни на дълбочина около 400 m

От всички методи, използвани в плитката сеизмичност, най-голямата дълбочина на изследване на горната част на геоложки разрез се осигурява от метода на отразените вълни в модификацията на общата дълбочинна точка (CDP). Системата за наблюдение осигурява достатъчно висока плътност на точките за възбуждане на еластични вълни и точките за приемане на сигнал на единичен профил, за да се осигури многократно припокриване при проследяване на отразяващи граници.Технологията на работа е доста трудоемка, но предоставя най-надеждната информация за геометрията на границите на разделението на физическите свойства в изследваното пространство, свързани не само с напластяване, но и с възможни нарушения на непрекъснатостта на скалите поради тектонски движения. В много случаи използването на прости и безопасни за околната среда повърхностни източници на еластични вълни като падаща тежест прави възможно получаването на достатъчно силни отражения от границите на дълбочини до 400-500 m.

Сеизмограма на отразена вълна и спектър на вертикална скорост

По време на инженерните проучвания обикновено се поставя задачата да се изследват свойствата на почвената маса и скалната основа на дълбочина 40-50 m, но понякога възникват специфични задачи, които изискват дълбочина на изследване от 150-200 m. Пример за такива задачи в северозападната част на Руската платформа е картирането и изучаването на структурата на погребани предледникови долини, пълни с моренни отлагания. Подобни проблеми възникват при изучаване на ерозионни разрези в палеозойски халоген-карбонатни слоеве, запълнени с нискоскоростни мезозойски или кватернерни седименти. В някои случаи е възможно да се получат участъци с дълбочина до 200 m, като се използва чук с тегло 6-8 kg като източник на еластични вълни. Фигурата показва пример за сеизмичен запис и резултата от анализа на скоростите на надлъжните вълни върху профил през страната на заровена паледолина в района на долния басейн на водноелектрическата централа Плавинас (Латвия) в района на проучвания за инсталиране на дренажни кладенци.

Фрагмент от времеви разрез на CDP по профил през ръба на заровена паледолина. Местоположението на дренажните кладенци в долния басейн на водноелектрическата централа Плавинас (Латвия)

Горната част на разреза е алувиална отлагания. В началната част на профила, от страната на долината, има саласпилски гипсови карбонати. Дебелината на доломитите е малка; почти целият врез е в пясъчниците на аматската свита. Страните на долната част на вреза са съставени от слаби пясъчници от аматската свита от горния девон. Скоростта на разпространение на надлъжните вълни в тях се различава малко от тази на моренните глинести, запълващи долината, поради което страните на разреза могат да бъдат разграничени само условно въз основа на промяната в характера на наслояването.

Мини-CDP разрез, обърнат в дълбок мащаб, по протежение на профил през вторичен разклонен канал на заровена паледолина. Горна част на басейна на водноелектрическата централа Плавинас

Този профил ясно показва покрива на доломитите на основната скала на дълбочина 20-23 m под дебел слой моренни глини. В крайните части на долината могат да се проследят отразяващи граници, вероятно свързани с отлагания на едрофрагментни маргинални делувиални струи. Този пример ясно демонстрира разликите в дълбочината на методите. По този начин в участъка на CDP може да се проследи граница на дълбочина от около 150 m, вероятно свързана с основата на насипните пясъчници Amat-Gauja, докато дълбочината в скоростния участък с помощта на метода на пречупената вълна е около 30 m с дължина на основата 126 m.

Мини-CDP разрез в скала на дълбочина по протежение на профил през погребана предледникова паледолина. Местоположението на водовземни кладенци в село Вангажи, Латвия

Разрезът показва сложната структура на моренни отлагания, запълващи погребана ледникова долина, образуването на която е станало по време на издълбаване на ледника, очевидно в хода на няколко заледявания.
Възбуждане на еластични вълни чрез удари с чук с натрупване на 3 удара със стъпка на точките на възбуждане 4 m по профила. Отразяващите граници могат да бъдат проследени до дълбочина от 200-220 m, което също се отразява от наличието на нарастване на енергията върху спектрите на вертикалната скорост.
Използването на компактен източник - чук - е най-подходящо в труднодостъпни места. Теглото на чука, в зависимост от планираното ниво на детайлност на проучването на сечението, може да варира в широки граници на различните обекти - от 1 до 10 кг. Въпреки това, поради относително високата честота на възбудените вибрации, те затихват доста бързо в горните рохкави слоеве на почвата и дълбочината на проникване на енергия в масива и особено нейното разпределение по профилната линия на повърхността са ограничени.

Дълбок участък от CDP в район с плитки скални доломити. Долният басейн на язовира на водноелектрическата централа Plavinas, Латвия

В най-благоприятните случаи на високоскоростен карбонатен участък и малка дебелина на разхлабени кватернерни отлагания, дълбочината на изследване на разреза чрез отразени вълни с помощта на чук с натрупване на няколко ефекта може да бъде 150-200 m. Намаляването на площта на проследяване на дълбоки отразяващи хоризонти в началната и крайната част на профила на този участък е свързано с необходимостта от прекъсване (заглушаване) на зоната на записване на интензивни повърхностни интерференционни вълни върху оригиналния сеизмо. грамове при използване на система за наблюдение без достатъчно отстраняване на точката на възбуждане от началото на приемната основа, профилните линии на повърхността са ограничени.

• Back

Сеизмограма със записи на повърхностни вълни

Определяне на скоростите на разпространение на напречните вълни по метода MASW

При инженерните сеизмични проучвания, когато се използват най-простите повърхностни източници на еластични вибрации, над 85 процента от енергията на удара се изразходва за образуване на повърхностни вълни с ниска честота и ниска скорост. Сеизмограмата по-долу, получена върху повърхност на асфалтов насип с импулсно възбуждане с помощта на 8 kg чук, илюстрира доминирането на повърхностни вълни с ниска скорост в записа спрямо пречупените и отразените вълни. Въпреки че са най-мощната интерференция за метода на отразената вълна, повърхностните вълни на Релей в същото време съдържат много ценна информация за скоростите на разпространение на напречните вълни за изследване на свойствата на почвата.

Извличане на дисперсионни криви на фазовите скорости на повърхностните вълни на Релей и изграждане на едномерен модел на скоростите на разпространение на напречните вълни

Най-напредналата и бързо развиваща се техника за обработка в плитката сеизмичност се основава на многоканален анализ на повърхностните вълни (MASW), който позволява получаването на доста подробни едно- и двумерни модели на разпределението на скоростите на срязващите вълни Vs в почвен масив. Естествено ограничение на метода MASW е малката дълбочина на проникване на енергията на повърхностните вълни в почвената маса. Съществен фактор за увеличаване на дълбочината на метода е възможността за включване на пасивен нискочестотен шум от транспортни и работни механизми за съвместен анализ със записи, получени в активен режим.Основните предпоставки за многоканален честотен анализ са преобладаването на енергийния компонент на напречните премествания по време на разпространението на трептения по границата на средите и честотната дисперсия на фазовите скорости - увеличаване на видимия период и съответно увеличаване на дълбочината на проникване на енергията на повърхностната вълна в дебелината на почвената маса с увеличаване на скоростта на разпространение на напречните премествания. Вляво е показана матрицата на фазовите скорости на няколко хармоника на повърхностната вълна на Релей, характеризираща силната честотна дисперсия на фазовите скорости. Изчисляването на модела на скоростта на напречната вълна използва дисперсионни криви на нулевия, първия и втория хармоник на повърхностната вълна.Горните резултати от многоканален анализ на повърхностни вълни са получени с помощта на софтуерния пакет RadExPro (Deco-geophysics, Москва).

Оценка на физичните свойства на почвите въз основа на интегрирана интерпретация на надлъжни и напречни скорости на вълните

Разрезите, показани на фигурата, характеризират типичното съотношение на представителност на геотехническите методи, сондажите и геофизиката при оценката на физичните свойства на почвения масив. Въпреки сравнително високата плътност на точките за сондиране и динамично сондиране, те не осигуряват пространствено изграждане на границите на инженерно-геоложки елементи в рамките на сравнително хомогенен масив от моренни глини. В същото време скоростите на напречните вълни, които характеризират преди всичко свойствата на почвения скелет, дават ясна пространствена картина на разпределението на натрупвания от едрозърнести фракции (моренни хребети) с повишени скорости на разпространение на напречните вълни в моренни глинести почви.При инженерните проучвания обикновено се използват няколко вида вълни за оценка на състоянието и свойствата на почвената маса и насищащите я течности: надлъжно отразени, пречупени и повърхностни. Фигурата по-долу показва различните видове сеизмични разрези по един от профилите в централната част на Латвия. В горната част на участъка има до 35 m моренни глини, след това около 20 m доломити Plyavini, а под тях са пясъчници Amatsko-Gauja. На дълбочина от 160 m (и двата участъка са в скала за дълбочина) може да се види доста последователна граница на участъка CDP, вероятно основата на пясъчниците Amat-Gauja.Тези данни са получени с помощта на 8-килограмов чук и единичен 64-канален приемен масив с 2 m стъпка, но трудоемкостта на полевата работа и обработката на данни за получаване на тези секции варира значително. По този начин, ако интервалът между точките на възбуждане е 2 m, за да се получи CDP секция на базата на отразени вълни, тогава само сеизмограми, получени със стъпка на точка на възбуждане от 16 m по протежение на профила, са използвани за получаване на секции, базирани на пречупени и повърхностни вълни.

Изчисляване на участъци от физични свойства на почвите на високопланинското златно находище Chucapaca (Перу)

Примери за определяне на скоростите на разпространение на напречни вълни с помощта на данни от MASW и прогнозиране на физическите и механични свойства на почвите с помощта на метода на пречупената вълна по протежение на една от линиите на развитие на златно находище в южно Перу са показани на следващата фигура.Въз основа на секциите на скоростите на разпространение на надлъжни вълни при първите пристигания на пречупени вълни и напречни вълни, използвайки метода MASW, секциите на прогнозираната плътност чрез скоростите на надлъжните вълни, съотношението на Поасон и модула на еластичност бяха изчислени по протежение на профила на развитие на златното находище Chucapaca (Перу).

• Back

Схема на геофизични профили и геотехнически изработки.

Интерпретирането на характеристиките и аномалиите на модела на вълната върху георадарните записи позволява да се идентифицират обекти от естествен произход в почвения масив - плътни включвания под формата на големи камъни и лещи от плътна или отслабена почва. И така, от лявата страна на фигурата по-долу показва проявите на отделни камъни и техните групи върху георадарна секция на хетерогенно наслоени отлагания на ледниково езеро. Обектите се появяват като рязко нарастване на амплитудата на отразения сигнал на дълбочина от 1 до 5 m.

Плитко сеизмично проучване

Основните цели на плиткото сеизмично проучване на мястото на проучването са да се раздели участъкът от приповърхностната част на почвения масив на слоеве, които се различават по своите физични, механични и деформационно-якостни свойства. Еластични свойства на почвите като модул на еластичност (модул на Юнг), модул на напречно срязване и коефициент на Поасон се изчисляват от скоростите на разпространение на надлъжни и напречни вълни. Геомеханичните параметри – плътност, порьозност, общ модул на деформация, ъгъл на вътрешно триене и специфично сцепление също се оценяват с помощта на скоростите на надлъжните Vp и напречните Vs вълни, но вече на базата на предварително получени локални емпирични корелационни зависимости, съответстващи на местните условия и типове почви.

Срязващати вълни

Скоростите на разпространение на срязващата вълна Vs могат да бъдат получени с помощта на най-простата полева технология, метода на многоканален анализ на повърхностните вълни на Релей (MASW). В този случай се използва същата полева подредба на вертикални геофони, както при метода на пречупената вълна. Повърхностните вълни се характеризират с ниски честоти и фазови скорости (виж фигурата по-горе), поради което тяхното записване обикновено изисква продължителност на записа 2-4 пъти по-голяма.

Пример за обработка на записи на повърхностни вълни и изчисляване на модел за разпределение на дълбочината на скоростта на разпространение на напречните вълни

Пробовземачи за извличане на почвени проби чрез ударни и ротационни методи.
а) - прозоречен задвижващ пробоотборник, б) - задвижващ пробоотборник с подвижна режеща обувка и тънкостенна втулка, в) - пробоотборник с подвижна карбидна корона за събиране на ненарушени проби чрез въртене.

Статистически зависимости на скоростта на разпространение на напречните вълни Vs и статични параметри на сондиране за различни типове моренни почви

Назначаване

Използваният комплекс от геофизични и геотехнически методи се прилага на етапа на предварителни проучвания на свойствата и състоянието на почвите на обекти от първа и втора строителна категория. В случай на обосноваване на типа основи за малки едноетажни или двуетажни сгради от втора строителна категория (LVS EN ISO 1997-1:2008), резултатите от изследването могат да се използват и на етапа на изготвяне на техническия дизайн на сградата, която се издига.Извършват се плитки геофизични проучвания с цел получаване на обща геоложка информация за структурата на почвения масив и неговата изменчивост в рамките на определената строителна площадка. По правило на този етап се определя общата дебелина на почвите до покрива на скалната основа, наличието на опасни и неблагоприятни зони за строителство в почвите, като карст, слоеве от слаби и торфени почви, приблизителната дълбочина на повърхността на подземните води се оценява,На втория етап се извършват геотехнически изследвания за определяне на физико-механичните и деформационно-якостните свойства на почвената основа на конструкцията въз основа на сондиране с подбор на почвени проби за лабораторен анализ и различни полеви методи за изследване на свойствата на почвения масив in situ се извършват.

Диаграми на геофизичния профил

Геофизичните методи включват профилно или зонално георадарно сондиране с използване на приемащи и излъчващи антени в различни честотни диапазони. Единичните профили са подредени или под формата на кръст с пресечна точка в центъра на зоната, или под формата на мрежа, успоредна една на друга. Разстоянието между отделните профили обикновено е от 5 до 20 m или повече, в зависимост от размера на обекта и задачите, които се изпълняват. При площна работа е необходимо да се удебели мрежата от профили на разстояние 2-3 m между тях. В този случай е възможно да се изгради триизмерен модел на структурата на почвения масив също да бъдат посочени под формата на кръст с пресичане в центъра на обекта, или диагонално, или във формата на серия от успоредни профили.

.

Комплект технически средства за геофизични изследвания.

Техническите средства за геофизични методи включват наземно проникващ радар Zond-12E с набор от многочестотни въздушни диполни и контактни екранирани антени. Конфигурацията на диполните антени позволява използването на честоти на излъчвания импулс от 37,5 MHz, 75 MHz и 150 MHz, което позволява теоретично постигане на дълбочина на изследваната секция от 25-15 m. Теоретичната дълбочина на високочестотните екранирани антени с честотите на сондиращия импулс от 900 MHz и 1,5 GHz са съответно 6 m и 3 m, но в действителност дълбочината на изследването обикновено е ограничена от степента на водонасищане на почвата и солеността на подземните води. В благоприятни случаи, в сухи песъчливи почви, дълбочината може да надвиши теоретичните стойности, посочени по-горе.Проучванията за плитки сеизмични проучвания се извършват с помощта на телеметрична система за сеизмично записване, включваща дистанционни 16-канални модули за запис на сеизмични сигнали, причинени от вибрации на почвени частици, интерфейсни модули за събиране и предаване на сигнали в цифров вид, полеви компютър за запис и секционни 8- канални кабели с геофонни приемници. Броят на отдалечените модули, свързани към компютъра и съответно геофонните секции, зависи от сложността на решавания проблем, необходимата дълбочина на изследване и размера на изследваната площ. Като правило, на малки строителни обекти се използва 32-канална линейна геофонна решетка с дължина 31 или 62 m, със стъпка на канала 1 или 2 m. Възбуждането на вибрации се извършва чрез удари с чук върху стоманена плоча почвена повърхност, без да се нарушава непрекъснатостта на почвената маса.

Оборудване за геотехнически методи

Малоразмерна сондажна установка UDPL-8 с олекотено динамично сондиращо устройство (DPL).

За дълбоко определяне на структурата на почвения масив, по-специално пространственото положение на границите между почви с различни физични свойства, определящи вида на почвата, както и за оценка на надеждността на прогнозираните физични и механични свойства на различни слоеве в референтните точки на обекта, сондиране на кладенци с подбор на почвени проби и динамично сондиране на почвите, за да се раздели участъкът на слоеве. За извършване на този вид работа се използва универсално преносимо съоръжение UDPL-8, което съчетава сондажно съоръжение и леко динамично сондиращо съоръжение (DPL).Пробиването на кладенци с дълбочина до 8 m се извършва по ротационен метод със задвижване на сондажния инструмент от еднофазен или трифазен електродвигател с редуктор с мощност 1,5-3,0 kW. Възможно е използването на сменяеми електродвигатели. Електрическият двигател се захранва от бензинов генератор или дизелов генератор с мощност 2,0-4,0 kW. Използваният сондажен инструмент е шнек с дължина 1 m и диаметър 69 mm или ядков съд със свредло под формата на твърдосплавна корона и пръти с диаметър 20 mm. Дължината на хода е ограничена от размера на сондажните пръти, 1 m. Използването на къси пръти се определя от ниската височина на монтаж (2,2 m) и позволява удобна смяна на долния шнек с ядковозбирач и обратно след това. всяко бягане. След пробиване на следващия интервал със шнека се взема почвена проба на следващата дълбочина.

Преносимо компактно устройство за динамично сондиране съгласно ASTM D6951-03 с малък диаметър задвижван почвоподавач

В някои случаи е необходимо да се извърши тестване на почвата на места, където достъпът не е възможен дори с лека универсална инсталация като DPL. За целта се използва комплект преносимо оборудване, включващо ръчен шнеков сондаж за сондажи с дълбочина до 3-4 m (фиг. 5) и лек преносим динамичен сондаж, произведен по стандарт ASTM D-6951-03 (фиг. 6).При извършване на динамично сондиране височината на падане на чук с тегло 8 kg е 575 mm, диаметърът на основата на коничния връх е 20 mm, площта на основата е 3,14 cm2, ъгълът при върха на конуса е 60 °, и диаметър на пръчките 16 мм. Чукът се повдига ръчно до височината на падане. Максималната дълбочина на сондиране е 6 m.

Проблеми, решавани с геофизични методи

Наземно проникващ радар

Една от основните задачи на георадарното сондиране е да идентифицира чужди обекти в почвения масив, които възпрепятстват строителството, като останки от предишни конструкции, големи строителни отпадъци, както и големи природни обекти - камъни, често присъстващи в морени и флувиоглациални, понякога в алувиални почви. На фиг.5 (вляво) показва пример за проникващ в земята радарен участък с ясно видима аномална зона под формата на поредица от дифракции с пик на дълбочина около 1 m.

Аномална зона под формата на дифракционен възел на георадарен разрез (вляво) и идентифициране на това място на останки от стара бетонна основа на дълбочина около 1 m (надолу).

.

Тъй като проучванията са извършени на място с разрушена сграда от 60-те години на миналия век, се предполага, че аномалната зона е свързана с останки от заровена бетонна основа, което се потвърждава при изкопа на почвата по време на подготовката на основата от нова сграда.

.

Друг пример за локализиране на голям чужд обект в почвена маса е показан на фигурите наляво. Георадарният разрез регистрира интензивно отражение на дълбочина 2,0-2,4 m от плътен разширен обект с размери 30x60 m в план, който е идентифициран като основа от бетонна плоча или под на сутерен от съществуваща преди това конструкция. Изкопаването на почвата потвърди наличието на бетонна плоча с дебелина 30-40 см в почвата с останки от кабелни и тръбни комуникации.

Откриване и идентифициране на голям чужд предмет в почвената маса.

На фигурата по-долу е показана зона на слягане на насипния почвен масив под асфалтовата настилка на насипа. На асфалтовата настилка се регистрира само лека деформация на покритието до 5-10 см. Но, съдейки по записа, в почвения масив се е образувала отслабена зона на дълбочина около 70-80 см, очевидно поради суфозия - изнасяне на малки фракции пръст през страничната стена на кея в реката. Така има заплаха от много по-значително срутване на повърхността на насипа.

Надлъжните вълни

За получаване на скоростите на разпространение на надлъжните вълни се използват данни от метода на пречупената вълна. Пример за запис на този тип вълна при първите пристигания, интерпретация на нейния ходограф в рамките на трислоен модел, използващ метода на пречупената вълна, и графика на непрекъсната промяна на скоростта Vp с дълбочина, използвайки метода на пречупената вълна, са показани на фигурите по-долу.

По време на обработката се извършва двумерно преобразуване на Фурие на полевата сеизмограма в матрица на фазовите скорости, дисперсионните криви се избират и обръщат за една или няколко моди на повърхностната вълна в слоест модел на скоростите на разпространение на напречните вълни, представляващ графика на послойното изменение на скоростта Vs с дълбочина. Пример а изчисление и интерпретация с помощта на метода MASW е показан на фигурите по-долу

Сондиране и вземане на почвени проби за лабораторни изследвания

Пробиването може да се извърши в няколко режима с помощта на шнекови и пръстеновидни режещи инструменти. Най-предпочитаната технология за получаване на по-пълна информация за свойствата на почвената основа е технология, подобна на процедурата на стандартния пенетрационен тест (SPT). По тази схема първо се пробива кладенец с шнеков инструмент на дълбочина 1,5 m от повърхността, като почвата, отстранена върху спирална лента, се събира и описва. След това шнековият инструмент се повдига и почвен пробоотборник от задвижващ или ротационен тип се спуска в кладенеца до дъното.При използване на задвижващ пробоотборник електродвигателят с редуктора се отдалечава от устието на кладенеца и на негово място се премества динамично звучащо ударно устройство. На върха на бормашината се завинтва глава с наковалня, която се удря с чук с тегло 10 kg, свободно падащ от височина 500 mm. Пробовземателят се вкарва в почвата на дълбочина 15 cm, като броят на ударите не се отчита. При по-нататъшно проникване на пробоотборника на дълбочина от 30 cm се изчислява общият брой удари на N30 на тази дълбочина на находището. Това число е аналогично на първоначалната изчислителна стойност, използвана в метода SPT за получаване на някои геомеханични характеристики на 30 cm почвен интервал.За преобразуване на числата N30 към стойността, предоставена от стандарта за SPT, се използват съответните местни коефициенти, като се вземат предвид теглото на чука, височината на падането му и диаметърът на пробовземателя. Извлечената на повърхността почва се описва и използва за вземане на проби за лабораторни изследвания.

Динамично сондиране с лека инсталация (DPL)

Динамичното сондиране на почвата се извършва в комбинация със сондиране, или под формата на алтернативно сондиране на интервал от 1,5 m и вземане на проби на интервал от 0,5 m дълбочина, или се извършва в режим на непрекъснато сондиране в отделни точки. По-специално, точката за динамично сондиране може да бъде разположена в близост до геотехническия кладенец на разстояние най-малко 30 cm от устието му. Въз основа на резултатите от динамичното сондиране в разреза се идентифицират пластове с различна носеща способност и тези данни се свързват с литоложките характеристики на пластовете по данни от сондажите.За формален преход към дефинирането на най-важния геотехнически параметър на почвата – модулът на общата деформация, стандартът Еврокод 7 BS EN 1997-2:2007 (Приложение G) позволява за хомогенни и разнородни сухи и наситени с вода песъчливи почви да се използват зависимостите между броя на ударите N10H за инсталиране на DPH и специфичното съпротивление на почвата срещу проникване на сондата qc по време на статика сондиране (CPT).Кривата на удар N10L, получена с използваната инсталация от лек тип (DPL), трябва първо да се преобразува в крива на удар N10H за инсталация от тежък тип (DPH), като се използват отношенията, дадени в Еврокод 7 - BS EN 1997-2:2007. След това параметърът qc се преизчислява в модула на деформация и ъгъла на вътрешно триене, като се използват съответните формули (фиг. 16). За пластични глинести почви и глинести тези зависимости не са приложими. За такива слоеве, въз основа на данни от динамично сондиране, е възможно само косвено изчисление, както е посочено по-горе, на модула на едометрична деформация, като се вземат предвид предварително определената граница на провлачване wL и индекс на пластичност IP (консистенция).

Интегрирано използване на геофизични и геотехнически данни

Данните от динамичното сондиране под формата на графика на стандартизирания брой удари N10 на 10 cm потапяне на сондата имат сравнително добре тествани корелационни връзки със скоростта на разпространение на напречните вълни Vs – една от основните характеристики за изчисляване на физичните и механични свойства на почвите, предимно техните еластични модули. Така в широко използвания софтуерен пакет SeisImager за обработка на сеизмични данни от OYO, Geometrics (САЩ) е предложена осреднена зависимост за всички видове почви Vs=97.0N 0.314 между скоростта Vs и броя на ударите N (вляво на фигурата).Въпреки това, голям брой изследователи посочват съществуването на различни постоянни стойности в горния израз за различните видове почви. По този начин стойностите, които получихме за моренни почви в задълбочени ледникови и канални долини в Латвия, се характеризират с по-високи стойности на скоростите Vs с подобен брой въздействия в сравнение със зависимостта на OYO-Geometrics. В същото време, за рохкави пясъчни езерно-ледникови, еолични и алувиални късни кватернерни почви на Латвия се наблюдават значително по-ниски стойности на Vs скоростите при подобен брой въздействия.В редица случаи, с известен тип почва, е възможно да се получат предсказуеми оценки на величината на съпротивление срещу проникване на конус qc по време на статично сондиране въз основа на скоростите Vs, както и съотношението fs/qc на страничното триене към челното съпротивление, което е добър показателен фактор за разделяне на почвената маса на пясъчни и глинести слоеве.

Пример за сравнение на литоложка колона въз основа на данни от сондажи, земен радарен участък и графика на броя на въздействията N10L с изчислени геотехнически параметри за алувиален песъчлив почвен масив с плитко залягане на изветрели основни скални доломити.

Както показва практиката, графиките на броя на въздействията на N10 и изчислените от тях характеристики на почвата ни позволяват доста добре да отделим слоеве с различни физични свойства в участък от почвен масив, макар и без възможност за разграничаване на пясъчни и глинести разновидности. Маркираните в графиките слоеве се показват на георадарните секции като интервали, разделени от отразяващи граници.Обикновено силната отразяваща граница в хомогенните пясъци, свързани с повърхността на пълно насищане с вода и повърхността на плътна скала, са най-ясно видими. Графиките N10 на фигурата показват постепенно увеличаване на плътността в рамките на преходната зона на изветряне на карбонатните скали в основата.Вляво е пример за сравнение на литоложка колона, базирана на данни от сондажи, радарна секция, проникваща в земята, и графика на броя на въздействията N10L с изчислени геотехнически параметри за алувиален пясъчен почвен масив с плитко поява на изветрели основни скални доломити.

Обобщен геотехнически разрез през строителната площадка на частна къща

Крайният резултат от цялостни геофизични и геотехнически проучвания на строителната площадка е консолидиран геотехнически разрез. Разделът показва литоложки колони от почви, графики на основните параметри на деформация, получени по време на динамично сондиране, средни стойности на тези параметри за избрани инженерно-геоложки елементи, местоположение на почвени проби за лабораторен анализ, както и белези на релефа на земната повърхност и нивата на подземните води. Ако е необходимо, се показват графики на изчислените якостни и деформационни параметри на почвите, получени от локални емпирични зависимости от скоростите на разпространение на надлъжни и напречни вълни.Разделът е придружен от таблици с измерени и осреднени почвени параметри за всеки инженерно-геоложки елемент, както и стандартните им стойности в зависимост от действителните типове почви. Тези данни служат като основа за избор на вида на основата, определяне на нейната дълбочина и в някои случаи за оценка на общите архитектурни параметри на проектираната конструкция, като етажност и вид на строителните материали.

.

Поставяне на сглобяема ивична основа на мястото на проучването

пример за полагане на най-простата и най-икономична сглобяема ивична основа на обект, изследван с помощта на комбинация от геофизични методи, динамично сондиране и плитко сондиране. Резултатите от изследването на геоложкия строеж в тази област са показани на фигурита.На строителната площадка е избран горният слой от слаби почви с ниска носеща способност на дълбочина 1,2 m, чийто модул на деформация, според данните от динамичното сондиране, е не повече от 4 MPa. Долните фундаментни блокове се полагат върху повърхността на плътни пясъчни почви с модул на деформация 10 MPa и ъгъл на вътрешно триене 28 °. Почви с такива параметри, съгласно стандартите LVS EN ISO 1997-1:2008, са в състояние да издържат натоварването на газобетонни стени на двуетажна сграда. На обекта също не са констатирани прояви на подземни води, чиято хоризонтална повърхност по геофизични данни е установена на дълбочина 1,9 m..

• Back

Потвърждаване на обекта, намерен в почвата в резултат на последващо отваряне

При извършване на строителни работи често възниква задачата за локализиране на останките от основи на предишни конструкции в почвени основи. Тази задача е особено актуална при проектиране на пилотни основи без подготовка на подходящи ями на строителната площадка. Често при събаряне на стари сгради не е възможно да се премахнат напълно най-дълбоките масивни части от старите основи.Тези предимно бетонни останки са много контрастиращи по физически свойства спрямо околните почви. Техните повърхности представляват граници, където възникват резки промени в акустичния и електромагнитния импеданс, което прави възможно картографирането им с помощта на методи за сеизмоакустично и георадарно сондиране.

Пример за локализиране на останки от стара основа на строителната площадка на спортно съоръжение.

Най-широко използваният метод за локализиране на чужди тела в почвени масиви е георадарното сондиране. Той е най-простият по отношение на технологията на теренна работа и позволява бързо проучване на доста големи площи. Обработката на данни също е доста проста, но изисква значително повече време. Простотата на полевата технология позволява да се развие доста гъста мрежа от профили в зоната на изследване, което позволява последващ преход от двуизмерни разрези по профилите към триизмерно показване на изследваната почвена маса.На обекта е разработена мрежа от георадарни профили с различни видове приемни и излъчващи антени с честоти на сондиращи импулси 75 MHz, 150 MHz и 900 MHz. По-долу на фигура 1 са показани примери за показване на разширен чужд обект на дълбочина от 1,8 до 2,2 m върху георадарни секции, получени при различни честоти на сондиращия импулс.

• Back

Дизайнът на планинския язовир през река Инамбари (Перу)

CDP и Vp скоростни участъци през мястото на язовира на река Inambari (Перу)

Изследването на почвени масиви и скални основи по време на проучвания за големи промишлени хидротехнически съоръжения се извършва с помощта на най-пълния набор от методи за многовълново инженерно сеизмично проучване: на отразени, пречупени и повърхностни вълни.Фигурата показва разрез CDP, показващ профила на повърхността на скалната основа, и разрез на скоростите на надлъжните вълни, характеризиращи свойствата на масива на изветрителната кора по протежение на профила по участъка на проектирания язовир на реката. Инамбари (Перу). Проследена е широка зона с ниски скорости, съответстваща на разкритието на слой от изветрели, разрушени аргилити сред метаморфозирани кварцови пясъчници.

Многовълново сеизмично изследване в комбинация с електрорезистивна томография, сондиране и проникване

Разрезите на надлъжните (отгоре), напречните (средните) скорости на вълната и геоелектричния разрез (отдолу), характеризиращи водонаситеността на почвите, заедно с данните от геотехническото сондиране, статичното (CPT) и стандартното (SPT) сондиране, бяха използвани за оценка на стабилността на стените на аварийния преливник и категорията на почвите по време на изкопаването му. Плавинска водноелектрическа централа на река Даугава (Латвия)

• Back

Приемателни и излъчващи антени

Примери за многочестотни записи от наземни радари

Грунтопроникващият радар Zond-12e е цифров, преносим радар за подповърхностно сондиране с един оператор, предназначен за решаване на широк спектър от геотехнически, геоложки, екологични, инженерни и други проблеми, при които има нужда от неразрушителен и оперативен мониторинг на околната среда. При сондиране операторът получава информация в реално време на дисплея под формата на т.нар радарния профил. В същото време данните се записват на магнитен диск за по-нататъшна употреба (обработка, печат, интерпретация и др.).Пълният комплект георадар включва централен блок с лаптоп компютър, монтиран на специална платформа, набор от антени за различни честоти на сондиране, софтуер и различни аксесоари.

Основни технически характеристики

• ВЕРСИЯ: Едноканална или двуканална
• ВРЕМЕВ ДИАПАЗОН: избираем от потребителя от 1 до 2000 ns на стъпки от 1 ns.
• ЧЕСТОТА НА ПОВТОРЕНИЕ НА ИМПУЛСА НА ПРЕДАВАТЕЛЯ: 115 kHz.
• БРОЙ ПИСТИ В СЕКУНДА: 56 (за едноканален), 80 (за двуканален) или 320/160/80/40 (за надстроен).
• БРОЙ ТОЧКИ НА МАРШРУТ: 512 (за едноканални и двуканални версии)
• ЦИФРОВО ПРЕДСТАВЯНЕ НА ДАННИТЕ: 16 бита
• HIGH PASS ФИЛТЪР: Избираем от потребителя: мек, твърд, супер твърд, регулируем цифров. филтър.
• ТРАНСФЕР НА ДАННИ: Wi-Fi (за надстроен) или Ethernet.
• ЗАХРАНВАНЕ: 10.5-13 V 0.4 A (от преносима батерия за едно- и двуканален) или от вградена батерия (за надграден).
• РАЗМЕРИ: 35х50х5.5см.
• ТЕГЛО: 3,2 кг.

Приемателни и излъчващи антени

Антените са устойчиви на прах и пръски и дори могат да бъдат потопени във вода за кратко време. Повърхностните антени имат подложка, изработена от устойчива на абразия флуоропласт. Всички параметри на излъчване и приемане се контролират от компютър. Диполната антена може да бъде настроена да генерира импулси с честота 150, 75 и 37,5 MHz чрез увеличаване на дължината на излъчващите пръти от 1,0 на 3,0 m.Нискочестотна диполна антена 37,5/75/150 MHz (вляво), високочестотна екранирана антена 900 MHz (в центъра) и високочестотна екранирана антена 1,5 GHz (вдясно)

• Back

Схеми за разположение на полета
Типична схема на системата за наблюдение за работа по метода на отразени и пречупени вълни (а) и повърхностни вълни (б)

IS128.03 Комплект сеизмоакустичен рекордер с един дистанционен модул

Цел

• сеизмоакустични изследвания в честотен диапазон от 2 Hz до 8 kHz.
• профилиране на повърхността и в плитки кладенци
• изследване на горната част на сечението чрез методите на пречупени, отразени и повърхностни вълни
• инженерни и геофизични проучвания
• мониторинг на техническото състояние и геоложки и геофизичен мониторинг на хидротехнически и други инженерни съоръжения
• акустични изследвания на пътни настилки, основи и основи на конструкции
• непрекъснато сеизмоакустично профилиране в акватории в едноканален и многоканален режим.При работа със сравнително маломощни източници на възбуждане на сигнала рекордерът осигурява натрупване на слаби ефекти. Хардуерното сумиране на сеизмоакустични сигнали се извършва преди прехвърляне на записите в дългосрочната памет на твърдия диск. Икономичните 16-канални телеметрични модули могат да бъдат свързани към рекордера с предаване на данни към централния модул чрез двупроводен високоскоростен USB-RS485 интерфейс или чрез WiFi радио интерфейс.

Основни технически характеристики на комплекса

Най-удобната от гледна точка на технологията на полевата работа и устойчивостта на шума на записаните сигнали е схемата за свързване на отдалечени модули към обикновен преносим компютър Notebook чрез USB порт с помощта на специализиран високоскоростен USB-RS485 конвертор и блок за синхронизиране на запис.В този случай отделните геофонни секции са свързани директно към отдалечени модули на профила, които са свързани помежду си и са свързани към интерфейсния модул с помощта на цифрова двупроводна комуникационна линия, което значително намалява нивото на електромагнитни смущения върху свързващите сигнални кабели и удължители. Предаването на данни от интерфейсния модул към компютъра се извършва или по двупроводна линия, или на разстояния до 100-120 m по радио чрез WiFi интерфейс.

Спецификация

1) Брой плъгини (задава се от потребителя) - 1-16
2) Брой канали на дистанционния модул 16
3) Входно съпротивление (зададено 0,001-100 MOhm)
от потребител)
4) Честотен диапазон на ниво - 3 dB 2-8000 Hz
5) Динамичен обхват при dt=1ms 130 dB
6) Битова дълбочина на преобразуване, делта/сигма 24 бита
7) Периодът на амплитудна дискретизация е 0,03 - 4,0 ms
8) Брой натрупвания, 32-битов изходен код 256
9) Първоначални етапи на усилване 6,12,18,24,30,36 dB
10) Честота на изпращане на възбуждащ импулс до 2 в секунда.
11) Горни гранични честоти на филтрите 125 - 8000 Hz
12) Наклон на високочестотния филтър 36 dB/окт
13) Нотч филтър 50,100,150 Hz, 48 dB
14) Брой проби за всеки канал (по избор) 8192/16384
15) Отнесено към входа ниво на шум при 1 ms 1,3 µV
16) Диапазон на входния сигнал +/- 5V
17) Коефициент на взаимно влияние при 100 Hz < -100 dB
18) Дълбочина на отхвърляне на общ режим >110 dB
19) Форматът на изходния код е цяло число 32 бита
20) Първично захранване 12 V21) Контролен процесор, min Notebook/Pentium
22) USB, RS485 трансфер на данни
23) RAM, мин. 2 GB
24) HDD, мин. 30 GB
25) Дисплей, мин. LCD TFT 12,3”, SVGA 800x600
26) Степен на защита от влиянието на околната среда IP65
27) GPS NMEA-183 протокол
28) Размери на централния модул 378х330х178 мм
29) Тегло на централния модул 8.0 кг
30) Размери на дистанционния модул 171x121x55 мм
31) Тегло на дистанционния модул 1,1 кг
32) Работна температура:
централен модул 0 град.C -+40 град.C
дистанционен модул -20 град.C +50 град.C

Сервизна програма за регистрация и събиране на данни

Сервизната програма работи в среда на операционна система Windows/XP-Windows-7/10. Тестовият модул на програмата ви позволява да проверявате основните технически параметри на каналите за сеизмични записи, да преглеждате и изчислявате статистическите характеристики на сигналите на базата на канал по канал и да извършвате спектрален анализ на записите.Набор от менюта на прозореца предоставя на оператора възможността лесно и ясно да зададе параметрите за регистрация и геометрията на разположението на приемника.Работният прозорец на програмата за събиране показва обобщена сеизмограма, получена след изпращане на записи от набор от отдалечени модули, нивото на заряд на вградените батерии на отдалечените модули, номера на текущото възбуждане в серията на натрупване, номера на текущия запис и процеса на предаване на сигнала. Лентата за превъртане ви позволява да преглеждате дълги записи на избраното от вас ниво на детайлност.При извършване на непрекъснато сеизмоакустично профилиране екранът може по избор да покаже многоканална сеизмограма от предишното възбуждане или времева секция по произволен, но предварително зададен канал на която и да е секция. Освен това се показва номерът на текущия запис от началото на профила и координатите, получени от GPS приемника, без да се вземат предвид отместванията на хидрофонните секции.
Назад

• Back

Цел

Преносимото цифрово оборудване ERP-1 е предназначено за извършване на геофизични наблюдения по следните методи:
- електроизследване чрез съпротивителния метод на постоянен и променлив ток (VES, EP, SG, MZ, както и измервания на пълния вектор на електрическото поле - MDS, векторно изследване)
- естествено електрическо поле (NEF)
- индуцирана поляризация (във вариант INFAZ-VP)

Основни характеристики

Работни температури: от -30 до +40 С
Устойчив на пръски и удари дизайн
Калибриране от вътрешен референтен източник
Възможност за съвместно калибриране на генератора и измервателния уред на стандартен резистор
Оборудването е изградено с помощта на микроконтролери и се управлява от софтуер.
Синхронизацията на генератора и измервателния уред се осъществява чрез кабел.

Генератор ЭРП-1

Максимално изходно напрежение 300V
Максимална изходна мощност 30W
Изходна форма на вълната на тока "меандър" и постоянен ток
Работни честоти: 0, 1.22, 2.44, 4.88 Hz
Изходен ток 1, 2, 5, 10, 20, 50 и 100 mA
Стабилността на настройката на изходния ток не е по-лоша от 1%
Захранващо напрежение ~ 12V (минимум 9.5V, максимум 15.5V)
Тегло (с батерии) 3,5 - 4,4 кг (в зависимост от батерията)
Капацитет на батерията 2 или 4 Ah (по избор на клиента)
Възможност за използване на външен източник на захранване 12V
Изходно напрежение за калибриране от резистор 1 Ohm

Измервателен уред ЭРП-1

Работни честоти 0, 1.22, 2.44, 4.88 Hz
Входно съпротивление не по-малко от 10 MOhm
Максимален входен сигнал 5V
Качествен фактор на аналоговия филтър 18
50Hz потискане на смущения не по-малко от 80 dB
Нивото на собствения шум е не повече от 0,2 µV
Чувствителност 1 µV
интерфейс тип RS232C
Капацитет на вградената памет 8 MB (до 70 хиляди измервания)
Тегло с батерии 3,2 кг
LCD подсветка

Неполяризиращи се електроди за измервания на сушата и във вода

Канален превключвател и многоелектроден кабел за електрорезистивна томография

В состав оборудования входит также механический коммутатор каналов и комплект многоэлектродных кабелей, обеспечивающих подключение через коммутатор каналов к выходам генератора и входам измерителя до 48 каналов без изменения расстановки электродов. Многоэлектродная коса состоит из двух секций с шагом электродов 5 м, что позволяет производить поочередное перемещение секций вдоль линии профиля, если его длина превышает длину одной расстановки.

• Back

Технически спецификации

Text

Text

Text

Text

Text

• Back