ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Геофизические исследования применяются для изучения строения верхней части разреза (обнаружения карстовых полостей, подземных выработок, тектонических нарушений, активных разрывных структур и пр.), контроля на этапе строительных работ, поиски рудных и не рудных полезных ископаемых, изучения геотермальных ресурсов, экологических исследований (поисков загрязнений), археологических исследований и регламентируются требованиями СП 47.13330.2016 (Инженерные изыскания для строительства), СП 11-105-97 ч. I-VI (Инженерно-геологические изыскания для строительства), ГОСТ 9.602-2016 (Единая система защиты от коррозии и старения), СП 14.13330.2018 (Строительство в сейсмических районах).
Георадиолокационное обследование — это метод геофизической разведки, в котором используются импульсы электромагнитного излучения для изображения недр. Исследования выполняют с помощью георадара, специального прибора.
Георадар лучше всего подходит для «сухих» материалов (песчаных грунтов, известняка, гранита), но может хорошо работать и в насыщенных средах. Георадар плохо работает в богатых глиной грунтах или в засоленных средах, где глубина проникновения сильно ограничена.
Применение георадара
Георадарные исследования проводят при строительстве и реконструкции сооружений, а также при мониторинге функционирующих объектов. Исследования действующих строительных конструкций включают определение их технического состояния и способности воспринимать расчетные нагрузки, воздействующие в данный момент времени. В ходе обследования обнаруживают дефекты здания, расхождения с проектными значениями, действующими нормами и техническими условиями. По результатам обследования вырабатывают решения для усиления конструкций, адаптации наиболее слабых узлов под новые нагрузки.
Георадарные исследования проводят при рыночной оценке стоимости здания, выявлении степени износа, прогнозировании затрат на ремонт и устранение дефектов. Георадар также применяют для контроля качества подготовки оснований. Это могут быть исследования насыпи, обратной засыпки фундаментов, котлованов и траншей, устройства грунтовой подсыпки под полы и т.д.
Достоинства георадара
Преимущества метода георадарного зондирования: Компактность прибора, при этом высокая скорость работ и охват больших территорий. Отсутствие рисков для окружающих при обследованиях в многолюдных общественных местах. Проведение работ без нарушения целостности обследуемой поверхности: грунта, готовых фундаментов, строительных конструкций и т.д.
Безопасность обследований для благоустроенных территорий: ландшафтный дизайн, постройки, газоны не пострадают.
Выбор частот для регулирования глубины исследования и длины разрешения.
Для сканирования достаточно доступа только к одной стороне исследуемой поверхности.
Получение результатов зондирования в режиме реального времени.
Доступная стоимость работ
Стоимость исследований начинается от 45000 руб. и рассчитывается для каждого проекта отдельно. Чтобы получить более подробную информацию, оставьте заявку на сайте или свяжитесь с нами по телефону.
Геофизические исследования применяются для изучения строения верхней части разреза (обнаружения карстовых полостей, подземных выработок, тектонических нарушений, активных разрывных структур и пр.), контроля на этапе строительных работ, поиски рудных и не рудных полезных ископаемых, изучения геотермальных ресурсов, экологических исследований (поисков загрязнений), археологических исследований и регламентируются требованиями СП 47.13330.2016 (Инженерные изыскания для строительства), СП 11-105-97 ч. I-VI (Инженерно-геологические изыскания для строительства), ГОСТ 9.602-2016 (Единая система защиты от коррозии и старения), СП 14.13330.2018 (Строительство в сейсмических районах).
Геофизические исследованияПроведение геофизических исследованийМетоды геофизической разведкиГеофизические исследования грунта
Такие работы выполняют до строительства (экономическое обоснование и предпроектная и проектная стадия), на этапах строительства и эксплуатации зданий и сооружений.
Методы геофизической разведки:
электроразведка;
сейсморазведка;
исследования в скважинах;
георадиолокация;
магниторазведка;
сейсмологические исследования.
В ходе исследований обнаруживают дефекты здания, расхождения с проектными значениями, действующими нормами и техническими условиями. По результатам работ вырабатывают решения для усиления конструкций, адаптации наиболее слабых узлов под новые нагрузки.
Геофизические методы разведкиСейсмологические исследованияГеорадиолокационное обследованиеГеорадарные исследования грунтов
Геофизические методы применяют для измерения инженерных свойств грунтов и коренных пород, получения информации о химических характеристиках подземных вод. Эти свойства включают удельное сопротивление грунта, модуль сдвига, коэффициент Пуассона и процентное содержание влаги. Геофизические методы определяют плотность, магнитные и акустические свойства геологической среды. Полученные сведения используют как исходные данные для проектирования фундаментных конструкций, в том числе свай.
По месту проведения геофизические методы делятся на наземные, межскважинные и скважинные. Геофизические исследования включают такие методы, как сейсморазведка, электротомография, электромагнитное обследование, каротаж, вертикальное электрическое зондирование.
Геофизические изыскания проводят путем измерения, анализа и интерпретации сейсмических, электрических, электромагнитных, гравитационных и магнитных полей. Исследования выполняют на поверхности земли или в скважинах.
Каротаж скважины — это самый распространенный метод геофизических исследований скважин, при котором в скважину опускают специальный зонд, а затем поднимают его обратно. Когда зонд поднимается вверх по стволу скважины, он обнаруживает и измеряет электрические, радиоактивные и акустические (звуковые) свойства горных пород.
Геотехнический мониторинг - это процесс наблюдения, измерения и анализа различных параметров грунта, горных пород, зданий и сооружений для определения изменений в их поведении и свойствах. Цель геотехнического мониторинга заключается в том, чтобы обнаруживать опасные изменения в поведении и свойствах геотехнических объектов, чтобы своевременно принять меры для предотвращения аварийных ситуаций.
Существует несколько видов геотехнического мониторинга, которые различаются по типу измеряемых параметров и методам измерения. Некоторые из наиболее распространенных видов геотехнического мониторинга включают в себя:
Мониторинг деформаций - измерение изменения геометрических параметров сооружений, грунтов и горных пород, таких как смещение, наклон, деформации, их скорости и т.д.
Мониторинг напряжений - измерение изменения напряжений в грунте или горных породах, вызванных действием нагрузок или изменениями окружающей среды.
Мониторинг гидрологических параметров - измерение уровня грунтовых вод, давления грунтовых вод, расхода воды, температуры и других параметров, связанных с гидрологическими процессами.
Мониторинг сейсмических параметров - измерение землетрясений, сейсмических волн и других сейсмических параметров.
Мониторинг вибраций - измерение количества и интенсивности вибраций, вызванных различными источниками, такими как строительная техника, дорожный транспорт, железнодорожные поезда и т.д.
Мониторинг геохимических параметров - измерение содержания различных химических элементов и соединений в грунте и воде.
Мониторинг метеорологических параметров - измерение температуры воздуха, влажности, атмосферного давления и других метеорологических параметров, которые могут влиять на поведение грунта и геотехнических объектов.
Геотехнические инструменты предназначены для измерения различных параметров грунта, горных пород, зданий и сооружений, а также для выполнения различных геотехнических работ. Назначение геотехнических инструментов зависит от конкретной задачи и может включать в себя следующее:
Измерение давления грунта - геотехнические инструменты, такие как пьезометры, используются для измерения давления грунта на стенки котлованов, фундаментов зданий, стен и туннелей.
Измерение уровня грунтовых вод - гидрологические инструменты, такие как пьезометры и скважинные насосы, используются для измерения уровня грунтовых вод и давления воды.
Измерение деформаций и перемещений - геодезические инструменты, такие как нивелиры, теодолиты и GPS-приемники, используются для измерения деформаций и перемещений зданий, сооружений, грунта и горных пород.
Геотехнический мониторинг для строительства - это систематическое наблюдение и измерение изменений в грунте, горных породах, зданиях и сооружениях, которые могут возникнуть в процессе строительства, эксплуатации или реконструкции инженерных сооружений. Цель геотехнического мониторинга - обнаружить и предотвратить возможные угрозы безопасности, связанные с деформациями, перемещениями, неравномерным оседанием или разрушением грунта и конструкций.
Основная цель мониторинга грунта - обнаружить изменения, которые могут возникнуть в грунте и окружающей среде, и своевременно принять меры для предотвращения негативных последствий. В частности, мониторинг грунта проводится с целью:
Определения оседания грунта и конструкций: Мониторинг оседания грунта позволяет определить, насколько глубоко и равномерно грунт сжимается под воздействием нагрузки сооружения, а также учитывать этот фактор при проектировании и строительстве новых сооружений.
Определения изменений в водном режиме: Мониторинг грунтовых вод позволяет определить изменения в уровне грунтовых вод, их качестве и количестве, а также оценить влияние изменений на окружающую среду.
Определения состояния грунта: Мониторинг состояния грунта позволяет оценить качество грунта, его свойства и структуру, а также определить наличие и характеристики геологических процессов, таких как оползни, обвалы и т.д.
Определения воздействия на грунт: Мониторинг позволяет определить воздействие на грунт внешних факторов, таких как изменения климата, деятельность человека, природные катаклизмы и т.д.
Определения эффективности мер по защите и укреплению грунта: Мониторинг позволяет оценить эффективность мер по защите и укреплению грунта, таких как замена грунта, установка геосеток, применение грунтовых грунтозацепов, укрепление склонов и т.д.
Цель мониторинга грунта состоит в том, чтобы получить информацию о состоянии грунта и своевременно принять меры для предотвращения угроз безопасности и сохранения окружающей среды.
Геотехнический мониторинг имеет важное значение для различных видов инженерных проектов, таких как строительство дорог, мостов, туннелей, зданий, аэропортов и т.д. Он позволяет наблюдать и анализировать изменения в грунте и на поверхности земли, чтобы своевременно выявлять потенциальные проблемы и принимать меры для их предотвращения.
Геофизические и геотехнические оценки используются для сбора и анализа данных, чтобы лучше понять состояние морского дна и недр. Эти исследования помогают инженерам определять потенциальные технические ограничения и выявлять угрозы безопасности путем сбора информации о природе и механических свойствах морского дна.
При разведке полезных ископаемых и нефти широко применялись четыре геофизических метода: сейсмический, гравиметрический, электрический/электромагнитный и магнитный. После Второй мировой войны стали применяться и другие методы, например радиометрический. Каждый из них применялся по-разному.
Каждый геофизический метод имеет свои преимущества и ограничения, и лучший метод выбирается в зависимости от конкретной задачи и условий исследования.
Например, для исследования геологических структур и определения глубины пластов может быть наиболее эффективным сейсмический метод, а для поиска месторождений полезных ископаемых может быть полезным магнитный или радиометрический методы.
Однако для получения более полной картины геологического строения исследование может проводиться с использованием нескольких методов совместно.
Важно также учитывать физические и геологические свойства исследуемой среды, такие как плотность, проводимость, прочность, и другие, которые могут влиять на выбор оптимального метода.
Современные геофизические методы - это методы, которые используют современное оборудование и технологии для исследования геологической среды. Они включают в себя широкий спектр методов, которые используют различные физические явления, такие как звуковые, электромагнитные, радиационные и гравитационные поля.
Некоторые из современных геофизических методов включают:
Сейсмические методы - изучение распространения звуковых волн для изучения геологического строения.
Гравитационные методы - измерение гравитационного поля для определения распределения массы внутри Земли.
Магнитные методы - измерение магнитного поля для определения распределения магнитных минералов в геологической среде.
Электромагнитные методы - измерение электрических и магнитных полей для определения распределения проводящих и непроводящих слоев грунта.
Радиометрические методы - измерение радиоактивного излучения для определения наличия и распределения радиоактивных элементов в геологической среде.
Геодезические методы - использование точных измерений расстояний, углов и высот для определения формы и размеров Земли, а также для измерения деформаций земной поверхности.
Эти методы могут использоваться как в науке, так и в промышленности для различных целей, таких как поиск месторождений полезных ископаемых, исследование геологических структур, оценка опасности геологических процессов, проектирование и строительство инженерных сооружений и т.д.
Электронно-томографический анализ (ЭТА) - это метод изображения и анализа внутренней структуры объектов путем реконструкции томографических изображений на основе электронной микроскопии.
В процессе ЭТА образец подвергается бомбардировке электронами, и измеряются электронные пропускания через образец в различных направлениях. Эти данные затем обрабатываются компьютером, чтобы создать серию изображений с высоким разрешением, показывающих внутреннюю структуру объекта.
ЭТА широко используется в научных исследованиях и инженерных приложениях, включая исследование структуры материалов, анализ пористых и композитных материалов, изучение свойств полупроводниковых материалов, исследование структуры белков и других биологических молекул, и даже в археологических исследованиях для изучения древних объектов.
Томография электросопротивления (ЭСТ) - это метод геофизического исследования, который используется для оценки распределения электрической проводимости и сопротивления горных пород и грунтов в подземных условиях. Она основана на изменении электрической проводимости с изменением геологической структуры и содержания воды в породах и грунтах.
ЭСТ может использоваться для различных приложений, таких как:
Определение границ раздела различных типов пород или грунтов в подземных условиях.
Исследование содержания и распределения воды в подземных условиях, что может помочь в определении наличия водоносных слоев.
Оценка качества и стабильности грунтов и пород при строительстве инфраструктуры.
Оценка опасностей, связанных с геологическими процессами, такими как оползни, обвалы и сель.
Определение глубины залегания различных горных пород и грунтов, что может помочь в планировании горных работ и управлении добычей полезных ископаемых.
Метод вертикального электрического зондирования (Vertical Electrical Sounding, VES) - это метод геофизического исследования, который используется для определения вертикального профиля электрической проводимости грунта на заданной глубине.
В процессе VES, в землю вбивается электрод, который служит как источник тока, а другие электроды располагаются на поверхности земли на определенном расстоянии друг от друга и играют роль приемников. Затем проводится электрический ток между электродами, и измеряется падение потенциала между приемниками. По полученным данным можно определить электрическое сопротивление грунта на разных глубинах, а затем провести анализ, чтобы определить геологическую структуру земли и другие свойства грунта, такие как влажность, наличие воды и т.д.
VES является широко используемым методом для исследования грунта в различных областях, включая геологию, инженерные изыскания, археологию и гидрологию.
Метод вертикального электрического зондирования (Vertical Electrical Sounding, VES) имеет ряд преимуществ, которые делают его полезным для исследования грунта и геологических структур. Некоторые из этих преимуществ включают:
Неинвазивность: VES не требует вмешательства в землю и не вызывает повреждения грунта, что позволяет сохранить его целостность и уменьшить возможность возникновения повреждений и разрушений.
Широкое применение: VES может использоваться для изучения различных свойств грунта и геологических структур, включая электрическую проводимость, влажность, наличие воды, глубину залегания и т.д. Это делает его полезным для исследования различных областей, таких как геология, инженерные изыскания, археология и гидрология.
Высокая точность: VES может обеспечить высокую точность в измерении электрической проводимости грунта на разных глубинах, что позволяет более точно определить геологическую структуру земли и другие свойства грунта.
Эффективность: VES - это быстрый и относительно дешевый метод исследования, который позволяет получить данные о свойствах грунта на разных глубинах.
Возможность автоматизации: VES может быть автоматизирован и проводиться при помощи специализированных программ и оборудования, что увеличивает точность и эффективность исследования и уменьшает возможность ошибок.
В целом, метод вертикального электрического зондирования имеет много преимуществ, которые делают его полезным для исследования грунта и геологических структур.
Вертикальное электрическое зондирование для разведки подземных вод (VES - Vertical Electrical Sounding) - это метод геофизической разведки, используемый для определения глубинных геологических структур и параметров подземных вод. Он основан на измерении вертикального профиля электрического сопротивления грунта на разных глубинах путем проведения электрических зондирований.
Данный метод применяется для оценки глубины до водоносного горизонта, определения мощности водоносного слоя, его структуры, границ и качества воды. Он также может быть использован для оценки степени защиты водоносного слоя от загрязнения.
Процесс вертикального электрозондирования включает в себя ввод вертикальных электродов в землю на разных глубинах и замер сопротивления грунта между этими электродами. Данные затем обрабатываются с помощью специальных программ для получения геологических параметров и характеристик подземных вод.
Существует несколько типов кривых вертикального электрического зондирования (VES), которые используются для описания геоэлектрических характеристик подземных горных пород и водоносных пластов.
Кривые типа А: Это типичная форма кривой VES, которая показывает обратную пропорциональность между электрическим сопротивлением и глубиной. Она может использоваться для оценки глубины водоносного слоя.
Кривые типа B: Эти кривые имеют форму, схожую с кривой типа А, но с дополнительным небольшим плато на вершине кривой. Это указывает на наличие пластов с высоким электрическим сопротивлением, таких как глины и породы, которые могут ограничивать движение подземных вод.
Кривые типа C: Эти кривые имеют форму, схожую с кривой типа А, но с плато в середине кривой. Это указывает на наличие пластов с низким электрическим сопротивлением, таких как песок или гравий, которые могут иметь хороший потенциал для водоносности.
Кривые типа D: Эти кривые имеют форму, похожую на кривую типа B, но с очень низкими значениями электрического сопротивления на плато. Это указывает на наличие сильно минерализованных подземных вод или пород с высоким содержанием солей, которые могут ограничивать использование воды для питьевых и промышленных целей.
Кривые типа К: Эти кривые имеют форму схожую с кривой типа А, но с несколькими различными участками с различными значениями электрического сопротивления. Это указывает на наличие геологических сложностей, таких как различные грунты или породы, которые могут влиять на движение подземных вод.
Основные виды сейсморазведки в нефтегазовой отрасли:
2D-сейсморазведка - это метод, при котором звуковые волны от источника (например, сейсмической пушки) проходят через землю и отражаются от границ различных геологических слоев. Различные сенсоры затем регистрируют эти отражения и создают двумерное изображение геологических структур.
3D-сейсморазведка: это более совершенный метод, при котором звуковые волны от источника распространяются в трех измерениях и регистрируются тремя измерениями приемников. Это позволяет создать более точную трехмерную карту геологических структур.
4D-сейсморазведка: это метод, при котором проводят повторную 3D-сейсморазведку через определенные интервалы времени для мониторинга изменений в геологических структурах. Время-разрезная сейсморазведка: это метод, при котором проводится сейсморазведка в различные временные интервалы, чтобы получить информацию о геологических структурах на разных глубинах. Поверхностная сейсморазведка: это метод, при котором звуковые волны генерируются на поверхности земли и регистрируются на поверхности земли. Он часто используется для исследования геологических структур в неглубоких слоях земли, таких как суглинки и песчаные образования.
Точность сейсморазведочных работ зависит от многих факторов, включая глубину исследования, мощность источника сейсмических волн, рельеф местности, тип грунта, качество обработки данных и другие факторы. При неправильном выборе параметров и методов обработки данных могут возникать ошибки и искажения результатов исследования.
Кроме того, сейсморазведочные работы могут давать разную точность в различных условиях. Например, они могут быть менее точны в местах, где грунт состоит из пород, которые плохо пропускают сейсмические волны, таких как глина или песок.
Таким образом, хотя сейсморазведочные работы являются очень точным методом исследования геологических структур, точность может варьироваться в зависимости от многих факторов. В любом случае, результаты сейсморазведочных работ должны быть интерпретированы квалифицированными специалистами с учетом всех имеющихся данных и факторов.
