Цель обследования состояла в определении толщин конструктивных слоев и выявлении аномальных зон в теле конструкции и подстилающих грунтах.

При проведении работ использовались георадары ОКО-2 с тремя антенными блоками:

АБ-1700 — для детального обследования верхней части искусственного покрытия и обнаружения арматуры, определения шага армирования;
АБ-1200 — меньшая разрешающая способность, однако позволяет определить структуру покрытия до естественного основания;
АБ-400 — для обследования грунтов основания.

В процессе работ обнаружены и оконтурены многочисленные зоны зауплотнений. Возникновение таких нарушенных зон, вероятно, связано с нарушением технологии изготовления бетонных плит.

Обследование выполнено георадаром ОКО-3 производства ООО «ЛОГИС» г. Раменское. Использовалось два антенных блока с центральной частотой 700 и 1700 МГц.

Цель работы:

1. определение толщины конструктивных слоев;
2. выявление аномальных зон (дефекты твердого покрытия, участки разуплотнения, обводнения, места просадок в насыпных грунтах и пр.) в теле конструкции до кровли грунтов естественного основания.

Параметры и режимы зондирования

Георадиолокационное обследование проводилось в режиме пешеходного профилирования по ортогональной системе профилей: прибор перемещался непрерывно вдоль профиля наблюдения, со скоростью 3-5 км/ч (скорость движения зависит от выбранных параметров съемки и поверхностных условий местности). Управление антенным блоком и регистрация полученной информации осуществлялись через персональный компьютер.

Параметры съемки для антенных блоков АБ-1700, АБ-700:

— накопление – 4 и 8

— время записи – 32 и 50 нс, соответственно

— шаг по профилю – 50 мм и 40 мм

— режим измерения «по перемещению» (с измерителем пути ДПИ-450).

Методика обработки  результатов  георадарного зондирования

Обработка данных георадиолокации осуществлялась в программе “GeoScan-32” (ООО «Логис») и включала в себя следующие процедуры:

• коррекция шкалы, длины профиля;
• задание параметров визуализации данных;
• задание параметров усиления (для получения записи, контрастной по всей длине);
• вычитание среднего (используется для удаления возможной синфазной помехи, а также сигнала прямого прохождения);
• полосовая фильтрация (улучшение соотношения сигнал-шум).

Интерпретация  результатов георадиолокационного зондирования

Задача интерпретации результатов георадиолокационного зондирования состоит в преобразовании исходных радарограмм в когерентный разрез, отражающий картину залегания основных структурных слоев и каких-либо локальных объектов.

В процессе интерпретации выделяется несколько этапов:

• пикирование границ локализация объектов и аномальных зон,
• построение скоростной модели разреза,
• переход из временного разреза в глубинный,
• сопоставление выделенных, в процессе интерпретации, георадарных элементов с данными бурения либо с информацией о строении искусственного покрытия,
• создание литологической модели геологического строения разреза.

При интерпретации использовался в основном визуальный анализ, при котором исследуются следующие параметры волновой картины:

• конфигурация осей синфазности отраженных волн (например, параллельные, волнистые, хаотические и т.д.);
• интенсивность осей синфазности (амплитуда отражений);
• частотный состав записи;
• протяженность осей синфазности;
• скорость распространения волны.

Каждый параметр несёт определенную информацию о геологическом строении данной части разреза. Конфигурация осей синфазности является наиболее очевидной и поддающейся прямому анализу характеристикой волновой картины при георадиолокационных исследованиях.

Для определения скорости, как основополагающей величины при пересчете временного разреза (полевые данные) в глубинный, использовалось 2 варианта:

По гиперболе дифракции от локального объекта, размеры которого меньше или сравнимы с длиной волны. Существует зависимость формы отклика, приходящего от дифрагирующего объекта, со скоростью распространения электромагнитной волны в среде. Точность определения глубины таким способом обычно не хуже 5-10% от глубины (см рисунок ниже).

2. По данным бурения (или иной априорной информации) производится сопоставление выделенных отражающих поверхностей со слоями, представленными в скважине.

В качестве априорной информации Заказчиком была предоставлена информация об искусственном строении участка МР-Н2. Разброс значений диэлектрической проницаемости определенной таким образом составил 4.8-5.6, поэтому, для всех слоев искусственного покрытия при пересчете временного разреза в глубинный было принято среднее значение равное 5. В результате были получены осредненные скоростные характеристики пород различной литологии, которые использовались в дальнейшем при построении глубинных разрезов.

Интерпретация состояла в прослеживании конструктивных слоев искусственных покрытий по особенностям волновой картины и выделение участков, выбивающихся из общего ряда.

На разрезах выделены следующие слои:

1 слой – асфальтобетон. На радарограммах верхний слой характеризуется параллельно-слоистым типом волновой картины, в слое выделены дополнительные отражающие границы, которые связаны с формированием верхнего покрытия (дополнительное усиление слоя асфальтобетона после фрезерования, ямочный ремонт). Подошва слоя выделена по протяженной высокоамплитудной отраженной границе.

2 слой – плиты железобетона. Слой выделен по большей части в центральной части обследованного участка МР-Н2. Характеризуется «хаотичным» типом записи волновой картины, проявляются гиперболы дифракции от стержней арматуры. В слое железобетона выделен один уровень армирования. Шаг армирования различен вдоль по профилю. Подошва слоя выделена по протяженной оси синфазности средней интенсивности, преимущественно на радарограммах полученных с антенным блоком АБ-1700.

2 слой – плиты цементобетона. Данный слой выделен преимущественно на крайних продольных профилях, ближе к обочинам. Для данного слоя характерен преимущественно прозрачный тип записи волновой картины. На отдельных участках профилей выделены отдельные гиперболы дифракций, образованные от трещин либо включений локальных объектов в цементобетоне. В данном слое по характерным аномальным участкам записи выделены нарезные швы между плитами. Подошва слоя выделена по яркой высокоамплитудной отражающей границе как на радарограммах с АБ-1700, так и с АБ-700.

3 слой – песок. Для данной толщи характерен смешанный тип записи волновой картины. В слое выделены отдельные гиперболы дифракции, которые образованы от локальных объектов (крупнообломочные объекты, коммуникации). Выделены отдельные участки низкочастотной записи волновой картины, участки значительного затухания электромагнитного сигнала, что может косвенно указывать на области повышенной влажности в насыпном слое. Подошва данного слоя (кровля уплотненных грунтов естественного основания) выделялась по преимущественно низкочастотной оси синфазности отраженного сигнала высокой интенсивности.

4 слой – уплотненные грунты естественного основания, судя по значительному затуханию электромагнитного сигнала, вероятно представлены суглинками.

Результаты интерпретации данных георадиолокационного обследования.

Согласно техническому заданию было выполнено зондирование 13 продольных георадиолокационных профилей на участке рулежной дорожки МР-Н2. Расстояние между профилями составило 3 м. Общая длина по всем продольным профилям составила 4500 пог м. А так же — 8 поперечных георадиолокационных профилей общей протяженностью 318 пог. м. В данной работе приведены результаты интерпретации двух продольных профилей.

Фрагмент продольного профиля 1.

В районе ПК 138-143,  выделена просадка верхнего слоя асфальтобетона, подошва цементобетона  также имеет воронкообразное погружение до глубины 75 см от поверхности. В слое выделены вертикальные отражающие границы, которые вероятно связаны с расширительными швами.

Фрагмент продольного профиля 12.

Выделено нарушение в слое цементобетона (разуплотнение) на ПК 53. Что, вероятно, приводит к проникновению влаги с поверхности в насыпной слой песка и формирует просадку в насыпных грунтах.

В конце обследованного участка толщина верхнего слоя меняется в пределах от 8-12 см  до 18-24 см. В слое выделены многочисленные трещины, сколы. Выделены участки с нарушенным контактом в подошве слоя асфальтобетона, где возможно разуплотнение, разрушение верхней части слоя цементобетона:

Фрагмент профиля 3.

По характерному типу записи волновой картины в насыпном слое выделены участки повышенной влажности, для которых характерен низкочастотный состав записи, наличие переотражений:

Фрагменты профилей 4 и 5.

Согласно представленным априорным данным, выделен слой песка. Подошва слоя имеет неровный характер, толщина слоя не выдержана вдоль по профилю. Мощность песка составляет от 20-24 см до 28-34 см. Отмечается локальное погружение подошвы песка, толщина слоя увеличивается до 43-47 см.

Фрагмент профиля 12.

В толще насыпных грунтов выделено множество локальных объектов, которые могут являться как коммуникациями, так и отдельными крупнообломочными объектами:

Выводы:

1. Георадиолокационная съемка выполнена по ортогональной системе наблюдений. Выполнено 13 продольных профилей с шагом 3 м между профилями и 8 поперечных профилей.
2. Построены геолого-геофизические разрезы, на которых обозначены структурные границы искусственного покрытия, выделены аномальные зоны в строении искусственного покрытия и насыпного основания, связанные с неоднородностью строения конструктивных слоев, участки повышенного увлажнения, трещины в твердом покрытии, нарушения контакта между слоями твердого покрытия, вставка ремонта и замены плит железобетона на плиты цементобетона во втором слое твердого покрытия.
3. Глубина исследования составила около 1,4 м.

Георадиолокационное обследование искусственных покрытий ИВПП, РД аэродрома проводилось на глубину до естественного основания с целью уточнения конструкций, выявления внутренних деструкций, зон разуплотнения и обводнения оснований

Зондирование проводилось георадаром «ОКО-3» с двумя антенными блоками АБ – 700М3 и АБ — 1700М3 (производство ООО «Логис» г. Раменское МО), центральная частота зондирующего сигнала 700 МГц и 1700 МГц соответственно.

Всего было выполнено:

9 продольных георадиолокационных профилей. Общая длина по всем продольным профилям составила 11 200 пог м.

10 поперечных георадиолокационных профилей общей протяженностью 1800 пог. м.

Обработка данных георадиолокации осуществлялась в программе “GeoScan-32” (ООО «Логис») и включала в себя следующие процедуры (рис. 2):

• коррекция шкалы, длины профиля;
• задание параметров визуализации данных,
• задание параметров усиления (для получения записи, контрастной по всей длине);
• вычитание среднего (используется для удаления возможной синфазной помехи, а также сигнала прямого прохождения);
• полосовая фильтрация (улучшение соотношения сигнал-шум)

Интерпретация состояла в прослеживании конструктивных слоев искусственных покрытий по особенностям волновой картины и выделение участков, выбивающихся из общего ряда. В качестве априорной информации Заказчиком была предоставлена информация об искусственном строении участка исследований. Разброс значений диэлектрической проницаемости определенной таким образом составил 6.7 – 7.5, поэтому, для всех слоев искусственного покрытия при пересчете временного разреза в глубинный было принято среднее значение равное 7. В результате были получены осредненные скоростные характеристики пород различной литологии, которые использовались в дальнейшем при построении глубинных разрезов.

Выводы

2. Построены геолого-геофизические разрезы, на которых обозначены структурные границы искусственного покрытия, выделены аномальные зоны в строении искусственного покрытия и насыпного основания, связанные с неоднородностью строения конструктивных слоев, участки повышенного увлажнения, трещины в твердом покрытии, нарушения контакта между слоями твердого покрытия, арматура внутри плит железобетона и цементобетона. Выделены аварийные участки, обозначены электрические кабели, локальные объекты.
3. Глубина исследования составила около 1,4 м.