Высокоразрешающие режимные наблюдения в методе сопротивлений

• Автор: Макаров, Дмитрий Валентинович
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Применение режимных электроразведочных наблюдений в инженерно-геологическом мониторинге. Современное состояние

1.1. Общие вопросы геофизического мониторинга

1.2. Объекты исследования и возможности режимных электроразведочных наблюдений

1.2.1. Изучение оползней

1.2.2. Изучение многолетнемерзлых пород и ледников

1.2.3. Изучение карстово-суффозионных процессов

1.2.4. Изучение гидротехнических сооружений и объектов транспортной инфраструктуры (плотины, насыпи)

1.2.5. Режимные наблюдения при горно-эксплуатационных работах

1.2.6. Почвенно-мелиоративные исследования
1.2.7. Контроль состояния подземных хранилищ углекислого газа
1.2.8. Мониторинг захоронений отходов
1.3. Методика режимных наблюдений в методе сопротивлений
1.3.1. Алгоритмы и подходы для решения прямых и обратных задач метода сопротивлений
1.3.2. Специализированные системы и программно-аппаратные комплексы, полевые методики
1.4. Результаты проведения режимных наблюдений на насыпных плотинах мерзлого типа методом электрической томографии
1.4.1. Методика проведения полевых работ
1.4.2. Анализ геоэлектрических разрезов
Выводы по Главе
Глава 2. Возможности стандартных электротомографических методик в режимных наблюдениях в методе сопротивлений
2.1. Описание района работ
2.2. Описание методики мониторинговых работ
2.3. Анализ геоэлектрических разрезов
2.4. Анализ данных кажущегося сопротивления
2.4.1. Построение средней кривой кажущегося сопротивления
2.4.2. Анализ псевдоразрезов кажущегося сопротивления
Выводы по Г лаве

Глава 3. Исследование возможностей стандартных электроразведочных установок с помощью численного моделирования
3.1. Модель гсоэлектрического разреза
3.2. Аномалия КС для симметричной четырехэлектродной установки (АшпВ)
3.3. Аномалия КС для установки Веннер-а (АшпВ V-ci)
3.4. Аномалия КС для диполыюй осевой установки (АВтп)
3.5. Аномалия КС для установки Веннер-Р (АВтп АУ-р)
3.6. Аномалия КС для установки Веннера-у АшВп
3.7. Аномалия КС для трехэлектродной комбинированной установки (Ашп+тпВ)
3.8. Аномалия КС для трехэлектродной комбинированной установки Вениера (Ашп+шпВ XV)
3.9. Выводы по результатам моделирования
Выводы но Главе
Глава 4. Алгоритм обработки данных режимных наблюдений
4.1. Постановка задачи обнаружения времени и места появления локальных объектов в геоэлектрическом разрезе
4.2. Описание свойств временных помех, затрудняющих выделение полезного сигнала
4.2.1. Суточные колебания
4.2.2. Низкочастотный тренд (сезонные колебания)
4.2.3. Кратковременные помехи естественного происхождения типа «дождь»
4.2.4. Импульсные помехи искусственного происхождения типа «меандр»
4.2.5. Возможность выделения целевого сигнала на фоне указанных помех
4.3. Моделирование продвижения туннеля в однородном полупространстве
4.3.1. Модель движения туннеля
4.3.2. Анализ полезного сигнала
4.4. Алгоритм обработки полевых данных
4.4.1. Общая идея построения графа обработки данных
4.4.1. Граф обработки данных
4.5. Проверка работы алгоритма обработки на модельных данных движения туннеля в однородном полупространстве
4.5.1. Белый шум
4.5.2. Тренд, суточные колебания
4.5.3. Помеха типа «дождь»
4.5.4. Помеха типа «меандр»
4.5.5. Выводы

4.6. Проверка работы алгоритма обработки на модельных данных движения туннеля в сложно построенной двумерной среде
4.6.1. Модель двумерной среды
4.6.2. Обработка данных моделирования, неискаженных временными помехами
4.6.3. Обработка данных моделирования, искаженных временными помехами
4.6.4. Выводы
4.7. Опробование работы алгоритма обработки на реальных полевых материалах
4.7.1. Участок 1. Горизонтальное бурение туннеля
4.7.2. Участок 2. «Неизменный» геоэлектрический разрез
Выводы по Главе
Глава 5. Технология электрического мониторинга локальных объектов
5.1. Аппаратура и оборудование
5.2. Методика измерений и обработки материалов
5.3. Технические средства
5.4. Проектирование системы длительного электрического мониторинга
Заключение
Список используемой литературы

условиях. Например, в мае 2012 года, измерения были проведены непосредственно после схода снега, поэтому талый слой составлял от нескольких сантиметров до 0.5 м. Измерения в июне 2013 года проводились примерно через 1 месяц после схода снега, поэтому глубина оттаивания грунтов в некоторых частях профилей могла составлять 1-2 м. В ноябре подошва талых грунтов п отдельных местах могла уходить на глубину 3-4 м.
1.4.2. Анализ геоэлектрическнх разрезов
По полученным данным была выполнена процедура двумерной инверсии, и построены геоэлсктрические разрезы. В силу схожести разрезов далее будет рассматриваться только профиль 1, как наименее контрастный и менее искаженный наличием подземных коммуникаций.
При расчете разностных разрезов изменения УЭС использовалась следующая формула:
8 = (——1)100%,

где р1 и р) - измерения в различные этапы полевых работ. На Рисунке 1.3 приведены
геоэлектрическис разрезы по профилю, соответствующие телу плотины на различных этапах работ, а также разностные разрезы изменения УЭС между этапами.
Одним из активных источников помех являются приповерхностные металлические коммуникации - стальные трубы, кабели, мерзлотная завеса. В зависимости от того, в какое время выполняются измерения, подземные коммуникации оказываются либо в талом, либо в промороженном слое грунта, и это существенно влияет на распределение электрического поля и, соответственно, на результаты инверсии. Если коммуникации находятся в слое талых грунтов, то электрический ток имеет свободный доступ к металлическим конструкциям, что приводит к появлению сильных аномалий. К сожалению, программы двумерной инверсии не предназначены для решения обратной задачи в условиях сильно контрастных сред. Поэтому в итоговом геоэлектрическом разрезе присутствуют специфические аномалии, не связанные с электрическими свойствами грунтов. Эти аномалии хорошо маркируют подземные коммуникации, и, что хуже, сильно искажают нижнюю часть разреза. Области влияния этих искажений (до 20-30 м) во много раз превышают размеры объектов (до 1 м), создающих такие аномалии. Типичные аномалии от расположенных близ поверхности металлических конструкций отчетливо проявляются на «летних» геоэлектрическнх разрезах в районе пикетов 290 и 420 (Рисунок 1 .ЗА).
Геоэлектрический разрез, полученный в ноябре 2013 года, является наименее контрастным. В зимний период коммуникации попадают в мерзлый грунт, который сильно