Перспективные направления в развитии георадиолокационных исследований
Клепикова С.М., Монахов В.В., Еременко А.В., Зверев Е.О. (ООО "НПЦ ГЕОТЕХ")
Возрастание интереса к георадиолокационным исследованиям со стороны потребителя требует от поставщика геофизических услуг повышения качества и информативности отчетного материала. В связи с этим, в представленном докладе будут обозначены основные перспективные, на наш взгляд, направления в развитии георадарных технологий.
По методике проведения работ наиболее перспективным направлением является внедрение методики многократных перекрытий (МОВ-ОГТ, томография). Реализация методики МОВ-ОГТ предусматривает разработку и внедрение в производство многоканальных георадаров.
Это, с одной стороны, усложнит проведение георадарной съемки, но, с другой стороны, позволит получить ощутимый прирост информации для определения скоростей распространения э/м волн и подавления кратных волн-помех, что невозможно сделать при наблюдениях на постоянной базе. На рисунке 1 представлены фрагменты итоговых радарограмм, полученных при профилировании на постоянной базе (А) и при МОВ-ОГТ (Б). Материалы МОВ-ОГТ характеризуются меньшим количеством осей синфазности, по которым возможно провести корреляцию границ, что позволяет сделать вывод о том, что радарограмма на рисунке 1.А осложнена ложными осями синфазности, что существенно затрудняет последующую интерпретацию.
Применение георадиолокационной томографии возможно в варианте скважинных наблюдений и в варианте наземных наблюдений на объектах сложной геометрической формы (высокие насыпи, плотины, фундаменты и т.д.).
Использование томографической реконструкции позволяет определять особенности распределения характеристик среды в двумерном пространстве. На тестовом объекте нами были выполнены наблюдения в варианте межскважинного просвечивания. Лучевая схема для системы наблюдения, когда приемники находятся в одной скважине, а источники в другой, представлена на рисунке 2.А. Для комбинации 20 источник - 1-20 приемник приведена типичная радарограмма (рис 2.Б). Анализ волновых картин позволил разделить обследуемый объект на две структурные части: низкоскоростной поверхностный слой и более высокоскоростной нижний слой. Наличие дифракции позволяет сделать заключение о существовании локальных объектов.
Одной из основных задач георадиолокации является определение зон повышенного увлажнения на объекте. В настоящий момент существует два подхода к решению такой задачи: на качественном уровне и количественном. В первом случае заключение о повышенном увлажнении дается по наличию зон с пониженной частотой. Во втором случае, необходимо для каждой точки профиля иметь значения относительной диэлектрической проницаемости слоя (ε'). Расчет объемной влажности (Wо) можно производить проводить по одной из двух формул:
ε'=3.03+9.03Wоб+146W2об-76.7W3об (1)*
Wоб=-5,3*10-2+2,92*10-2ε'-5,5*10-4ε'2+4,3*10-6ε'3 (2)**
Графики зависимости для формул (1) и (2) в диапазоне влажности от 3 до 45% идентичны. Определение диэлектрической проницаемости с заданным шагом по профилю возможно только при наличии данным МОВ-ОГТ.
Амплитудный анализ позволяет определить коэффициент затухания, и как следствие УЭС, для слоя, что в свою очередь необходимо для выделения аномальные зоны в структуре с одинаковыми диэлектрическими проницаемостями, или на объектах, где определение диэлектрической проницаемости в каждой точке профиля представляется затруднительным. При этом полученные нами результаты позволяют сделать вывод о том, что оценку затухания необходимо проводить по значениям амплитуд кратных волн или по данным ОГТ. На рисунке 3. представлены результаты амплитудного анализа данных, полученных при обследовании железнодорожной насыпи. В области просадки наблюдается повышение значения УЭС (ρ(ω)) щебневого балласта, что свидетельствует, на наш взгляд, о понижении плотности слоя на этом участке. Анализ амплитуд затухания при исследовании на акваториях позволит выделять зоны повышенной минерализации воды в пределах одного водоема, такие исследования важны при решении экологических задач.