Геофизические методы – это неразрушающие методы контроля состояния инженерных объектов, а также изучения и мониторинга окружающей эти объекты среды. Возможности методов достаточно широки. В некоторых случаях достаточно одного метода с возможностью получения быстрых результатов, но иногда, при более комплексных задачах, необходимы расширенные работы с применением нескольких видов исследований. Чаще всего на ГТС применяются электроразведка, сейсморазведка и георадиолокация. С помощью инженерной геофизики решаются следующие задачи:
Основным геофизическим методом обследования состояния бетонных конструкций является георадиолокация. Применение высокочастотных антенных блоков позволяет детально изучить строение бетонного массива. Бетоноскопы, используемые при проведении подобных работ, позволяют локализовывать места переувлажнения бетона, определять наличие и состояние армирующего каркаса и глубины защитного слоя бетона, прослеживать пространственное положение арматуры. Благодаря уникальной разработке – подводному антенному блоку – появилась возможность изучения состояния подводной части бетонных конструкций.
Уникальная разработка, не имеющая аналогов в России – Георадар ОКО-3 с подводным антенным блоком. Данная комплектация предназначена для проведения работ с погружением прибора на глубину до 10 метров. Центральная частота в 700 Мгц обеспечивает широкий круг возможностей по обследованию состояния подводной части бетонных конструкций.
Комплекс геофизических методов при обследовании состояния грунтовых плотин ГЭС
Важным элементом обеспечения безопасности функционирования гидротехнических сооружений является заблаговременное и оперативное проведение комплексных работ по оценке технического состояния грунтовых плотин с целью уменьшению риска аварийных ситуаций. Ведущая роль здесь отводится геофизическим методам, которые позволяют практически в непрерывном режиме, в отличии от других методов, оценивать характер распределения параметров техногенных грунтов, слагающих тело плотины и оперативно менять детальность работ в случае выявления “проблемных” участков.
Типовой комплекс геофизических методов состоит из методов сейсморазведки (сейсмотомография), электроразведки (методы сопротивлений, индуктивные методы и естественного поля) и георадиолокации. Но, каждая грунтовая плотина имеет свои особенности строения, что приводит к необходимости индивидуального подхода при выборе методов и модификаций геофизических методов. В любом случае, наилучший результат показывает комплекс методов, ориентированных на разные физические свойства грунтов. Применение только одного метода зачастую приводит к неоднозначным трактовкам результатов.
Рассмотрим комплекс методов и задачи, который он решает.
Сейсморазведка в методике сейсмотомографии на двух типах волн позволяет оценить физико-механические свойства грунта, выделить локальные зоны их уменьшения, проследить уровень грунтовых вод.
Сейсморазведочные работы позволили определить положение кровли скального основания. На глубинах 2-4 метра выделяются высокоскоростные аномалии, которые могут быть интерпретированы как участки более плотных грунтов в толще насыпи. Каких-либо существенных аномальных зон, связанных с обводнением или разуплотнением грунтов не отмечено.
Электротомография отличающаяся от “классических” методов ВЭЗ и СЭП высокой детальностью и нацеленностью на сложно-построенные среды, выделяет локальные зоны снижения удельных электрических сопротивлений, которые, с одной стороны, могут быть связаны с зонами водонасыщения грунтов тела плотины, а с другой, со сменой состава грунтов. В случае сложных условий заземления можно переходить на индуктивные методы электроразведки.
В данном случае, по результатам электротомографии выделяется кровля скальных грунтов, отмечаются участки пониженных значений удельных электрических сопротивлений в техногенных грунтах плотины, которые можно отнести к зонам повышенной влажности.
Естественное поле, характер распределения которого обусловлен фильтрационными потенциалами, показывает высокую эффективность при поисках мест протечек, но зачастую, из-за большого количества техногенных помех, сложных условий заземления реализация метода ЕП оказывается невозможной.
С помощью метода георадилокации можно изучить строение плотины, выделить конструктивные слои, зоны обводнения. Но глубинность метода зависит от состава грунтов. слагающих тело плотины. Зачастую, тело плотины выполняют из глинистых грунтов, которые резко ограничивают глубинность георадиолокации.
Перед появлением видимых разрушений креплений откосов плотин внутри насыпного тела плотин протекают скрытые негативные процессы (образование пустот, зон разуплотнения грунта земляного полотна, инфильтрация грунтовых вод по деформационным и межплитовым швам), своевременное выявление которых позволило бы вовремя принимать соответствующие меры. Георадары позволяют определять толщину плит крепления откосов, состояние земляной насыпи плотин, границы зон увлажнения грунтов, инородные включения в грунте, пространственные очертания границ слоев, пути инфильтрации грунтовых вод, а также выявлять дефекты, допущенные в процессе строительных работ.
При георадиолокационном обследовании данного объекта выявлены следующие интересные особенности:
Комплексное применение методов показало свою высокую эффективность. В результате выделена кровля скальных грунтов, определено слоистое строение насыпи, связанное с разными этапами отсыпки и уплотнения, выделены локальные участки обводнения.
