георадар что это такое
Металлоискатели в России / Только белая техника!
КОМПАНИЯ
УСЛУГИ
РЕСУРСЫ И СЕРВИСЫ
Поисковый инструмент для профессионалов — георадар
Глубинность георадарного исследования достигает целых 25 метров. При этом можно установить не только наличие объекта, но и узнать, в каком слое грунта он залегает.
Георадар — это современный геофизический прибор, предназначенный для обнаружения различных объектов, в том числе и металлических. Мобильность, компактность и возможность проводить исследования без вреда окружающей среде делают его очень полезным для специалистов. Такой радар используют для решения инженерно-геологических, гидрогеологических и поисковых задач.
Список возможностей георадара:
Может георадар использоваться и для обследования залегания коммуникаций, а также работать как детектор взрывчатых веществ.
Технические характеристики георадара
Принцип работы радара основан на радиолокационном методе. Как обычно, прибор производит электромагнитный импульс и регистрирует отраженные сигналы от объектов.
Рабочая частота георадара — от 25 мегагерц до 3 гигагерц.
Глубинность исследования достигает 25 метров в «легких» грунтах (сухой песок, скальные породы, мерзлый грунт), затухая на суглинке и глинистой почве.
Комплектация георадара
Обычно прибор включает в себя несколько антенных блоков, которые имеют различные центральные частоты зондирующих импульсов. Также есть блок регистрации сигнала.
Работает георадар достаточно просто: антенный блок георадара перемещается по поверхности почвы. При этом инимальный шаг зондирования может составлять несколько миллиметров.
Радарограмма выдается на блок регистрации сигнала, выводится на дисплей. От шага зондирования зависит детализация радарограммы по горизонтали.
С георадаром можно отыскать не только настоящий клад или древнее поселение, но и кости динозавров и иных доисторических монстров. Однако продается такое оборудование весьма по достойной цене и доступно только под заказ.
Ознакомиться с ассортиментом надежных и качественных георадаров
Что такое георадар и каков его принцип действия
Для проведения георадиолокационного исследования используется специальный прибор – георадар, представляющий из себя электронное устройство. При использовании георадара ученые имеют возможность получить непрерывный разрез той среды, которая подлежит изучению. Глубина действия устройства достигает 20 метров, оно оснащено флэш-памятью, на которую и записываются данные измерений, что дает возможность в дальнейшем проводить детальный анализ данных с помощью специализированного программного обеспечения.
Принцип действия прибора полностью основывается на радиолокации, что следует уже из названия устройства: это излучение и последующая фиксация отраженных от изучаемой поверхности электромагнитных сигналов. Источником импульса является сам георадар, и при помощи излучателя, или антенны, он направляется в сторону изучаемой поверхности. Эта поверхность может быть любым материалом: бетоном, металлом, грунтом, кирпичом и т.д. Изучаемая среда также может быть неоднородной, что прибор тоже зафиксирует. С помощью георадара имеется возможность исследовать различные пустоты и вкрапления в один материал другого.
Георадиолокация – это неразрушающий метод исследования. Его использование во многих случаях может намного снизить затраты на исследования. Например, с помощью георадара поиск подземных кабелей значительно упрощается, особенно с учетом того, что на многих предприятиях документация, относящаяся к проложенным на их территории трубопроводам и кабельным лоткам, утеряна.
Чаще всего при проведении георадиолокационных исследований блок излучателей георадара перемещается по поверхности изучаемой среды. Излучение импульса и его последующий прием осуществляется через определенное расстояние, которое получило название «шаг зондирования». Минимальное значение шага лежит в пределах нескольких миллиметров.
После того, как антенны зафиксируют отраженный сигнал, он направляется в устройство регистрации информации, чаще всего приемником выступает ноутбук, или любой другой носитель информация. Запись данных производится в файл. После компьютерной обработки массива данных инженер-диагност получает разрез среды. Другое название этого разреза – георадиолокационный профиль.
Самым распространенным форматом этого профиля является радиограмма, которая представляет собой ряд глубин отраженного сигнала. Другое название радиограммы – волновая картина.
Преимущества георадара
В последнее время особой популярностью стало пользоваться проведение георадиолокационной экспертизы. Этот метод исследования характеристик изучаемой среды считается самым многообещающим и информативным. Прибор с успехом может использоваться и в геофизических исследованиях.
В качестве несомненных преимуществ георадара можно отметить его высокую разрешающую способность по сравнению с аналогами, его помехоустойчивость к различным искажающим сигналам, скорость и экономичность проведения исследований. Все эти свойства устройства делают его весьма привлекательным для руководителей предприятий различных отраслей.
Проведя с помощью георадара комплексную георадиолокационную экспертизу территории, можно получить достоверную информацию о свойствах грунтов, их составе, о наличии опасных пустот под зданиями или вблизи от них и многое другое.
Георадар может выявить трещины в монолитных бетонных изделиях, что особенно важно для сейсмоопасных территорий.
Доля проведения георадиолокационных исследований не требуется наличие больших производственных площадей, поскольку прибор отличается компактными размерами. Это позволяет проводить исследования в стесненных условиях, например, в подвалах.
Применение георадара значительно удешевляет проведение буровых работ, поскольку позволяет составить представление о подстилающих слоях грунта и его структуре. Область возможных точек бурения значительно снижается, что оказывает существенный экономический эффект.
Область применения георадара очень широка, но условно ее можно разделить на две группы, для каждой из которых характерны свои методы обработки информации.
1. Гидрологические и гидрогеологические работы:
2. Поиск отдельных предметов и инженерных сооружений в форс-мажорных ситуациях:
Основные принципы и применение георадиолокации
Георадиолокация — это геофизический метод, помогающий исследовать строение подповерхностной среды с помощью электромагнитных волн радиодиапазона. В данном обзоре кратко рассматриваются основные принципы, области применения, преимущества и недостатки этого метода.
Введение
Георадиолокация (подповерхностное радиолокационное зондирование от англ. ground-penetrating radar, GPR) – это геофизический метод, который основан на использовании электромагнитных волн радиодиапазона для изучения строения подповерхностной среды в таких областях, как геология, строительство, сельское хозяйство, археология, криминалистика, безопасность и др. (рис. 1). Для этого используются электронные приборы, называемые георадарами (от англ. Geo – «Земля», radar – RAdio Detection And Ranging, то есть «радиообнаружение и определение дальности»).
Современные георадары бывают очень разными по внешнему виду, размерам, устройству, решаемым задачам, точности выдаваемых результатов, стоимости и т.д. (рис. 2), но общий принцип их работы один и тот же.
Основные элементы большинства георадаров – импульсный генератор с передающей антенной, приемная антенна и блок управления (хотя есть георадары, где имеется только одна антенна, выполняющая функции и приемной, и передающей). В импульсном генераторе с помощью перепадов напряжения генерируются сверхкороткие (на уровне наносекунд) импульсы электромагнитных волн метрового и дециметрового диапазонов, которые через передающую антенну излучаются в землю (или в строительные конструкции и т.д. – в зависимости от решаемых задач).
Проходя сквозь изучаемую среду, волны частично отражаются от границ раздела между материалами с разными электрофизическими свойствами (от границ между пластами различных грунтов, слоев с разной влажностью, от уровней подземных вод, пустот, металлических или бетонных предметов, валунов и т.д.) и в ослабленном виде возвращаются к поверхности, где улавливаются приемной антенной, преобразуются в цифровой вид, обрабатываются и запоминаются (рис. 3, 4).
При перемещении георадара, оснащенного датчиком перемещений и измерителем пути, по поверхности (или над поверхностью) исследуемой среды формируется совокупная запись принятых сигналов – георадиолокационный профиль, или георадарограмма. При этом в системе обработки данных с помощью специального программного обеспечения отфильтровываются все ненужные сигналы (прямые и др. волны) и помехи (рис. 5, 6), а для отраженных волн определяется время между излучением импульсов передающей антенной и приходом сигналов к приемной антенне (называемое также временем запаздывания принятых сигналов).
Полученная георадарограмма выводится на экран монитора и запоминается. Горизонтальная ось на такой записи показывает местоположение георадара на поверхности, вертикальная ось – время прихода (запаздывания) отраженного сигнала. Его амплитуда зависит от глубины отражения и от материалов исследуемой среды. На изображении амплитуда представлена либо оттенками (интенсивностью) серого, либо цветом.
Правильно интерпретировать георадарограммы могут только опытные в этом отношении геофизики, поскольку такие записи не являются непосредственными изображениями подповерхностных объектов, а представляют собой волновые картины – двумерные записи трехмерных электромагнитных волн, отраженных от границ раздела между материалами с разными электрофизическими свойствами (рис. 7). Например, поперечное сечение захороненной трубы (или валуна) будет выглядеть на записи не как окружность, а как гипербола, вершина которой будет соответствовать ближайшей к поверхности точке этого объекта (рис. 8). Тут также надо понимать, что, если размер препятствия меньше длины распространяющейся волны или сравним с ней, то изображение на георадарограмме будет сформировано дифрагированной волной.
Для не относительного, а абсолютного определения глубины залегания отражателя необходимо знать не только амплитуду и время запаздывания сигнала, но и скорость распространения волны в исследуемой среде. Эту скорость можно в среднем определить при калибровке прибора. Но для более точных определений важно использовать георадиолокацию в совокупности с другими методами – прежде всего с бурением скважин, между которыми проходит георадиолокационный профиль, а также с сейсмическим, электрическим зондированием и др. При дальнейшей совокупной обработке результатов можно получить приемлемые зависимости амплитуд сигналов от глубин их отражений, на основе этого достаточно точно вычислить расстояния до соответствующих границ раздела и построить вполне достоверный инженерно-геологический разрез.
Важно отметить, что чем больше частота и чем короче импульс волны, излучаемой передающей антенной, тем выше разрешающая способность полученных георадарограмм, но тем меньше возможная глубина зондирования (рис. 9). Поэтому при выборе частоты антенного блока всегда ищется необходимый компромисс в зависимости от решаемых задач и электрофизических свойств грунтов и других подповерхностных объектов. Для глубин более 5 м обычно выбирают низкочастотные антенны – от 40 до 150 МГц, для глубин от 5 до 1,5 м – среднечастотные (от 200 до 700 МГц), для глубин меньше 1,5 м – высокочастотные (от 1000 до 2000 МГц и больше). При этом в среднем можно обнаружить: объект размером 1 м и больше – на глубине до 20–25 м; размером 15–30 см – на глубине до 10 м; 10–15 см – до 5 м; 5–10 см – до 2 м; 3–5 см – до 1 м. Хотя, конечно, уже существуют георадары, в которых можно использовать различные комбинации антенн и исследовать подповерхностную среду на разных глубинах с хорошим разрешением при использовании одного и того же прибора, о чем более подробно будет рассказано в конце статьи.
Благодаря современным методикам радиолокации и соответствующему программному обеспечению стала возможной не только двумерная, но и трехмерная визуализации волновых картин (рис. 10).
Преимуществами современного георадарного зондирования являются его сравнительно невысокая стоимость, большая скорость и непрерывность измерений, достаточно четкое определение границ раздела между разными видами грунта и другими объектами, компактность оборудования и возможность работать в стесненных городских условиях, на территориях со сложным рельефом, в труднодоступных местах (в том числе с поверхности пресной воды с использованием плавсредства или с борта летательного аппарата, например квадрокоптера или невысоко летящего самолета). Применение георадаров является неразрушающим методом и значительно удешевляет буровые работы, поскольку позволяет бурить меньше скважин благодаря прохождению георадиолокационных профилей между ними.
В то же время у георадиолокации есть следующие недостатки. При использовании этого метода требуется серьезная обработка результатов, для чего необходимо продвинутое программное обеспечение, однако и оно не всегда может справиться с некоторыми переотражениями, помехами и пр. Как уже отмечалось, для интерпретации таких псевдоизображений строения подземной среды, как радарограммы, требуются квалифицированные специалисты с большим опытом, но и тут могут присутствовать моменты субъективности. Металлы являются «непрозрачными» для георадиолокации, морская и схожая по составу соленая вода – почти «непрозрачной». Радиопрозрачными, хотя и по-разному, являются только материалы, обладающие свойствами диэлектриков. В глинистых, влажных и богатых органикой грунтах радиоволны довольно быстро затухают из-за достаточно высокой диэлектрической проницаемости (проводимости) этих материалов. Поэтому на возможности и результаты георадиолокации сильно влияют климатические условия, топография, биологическая активность и пр. Кроме того, по волновым картинам практически невозможно определить физико-механические свойства подповерхностных сред. Поэтому, как правило, георадарное зондирование используется либо для предварительных обследований, либо в комплексе с другими методами (инженерно-геологическим бурением, сейсморазведкой, электроразведкой и др.).
При этом развитие новых технологий позволяет все больше увеличивать возможности георадиолокации.
Существуют многоканальные парные георадары, в которых имеется несколько пар приемников и передатчиков, работающих на разных частотах, благодаря чему съемка вдоль профиля проводится одновременно каждой парой (на каждом канале). Это дает возможность эффективно выполнять сьемку с высоким разрешением на максимально возможную для георадаров глубину.
Разработаны и продолжают совершенствоваться также многоканальные георадары с синтезированной приемной апертурой, где на одну передающую антенну приходится несколько приемных антенн, синхронизированных между собой (то есть это аналог фазированной антенной решетки). Они также позволяют за один проход получать волновые картины подповерхностной среды с высоким разрешением на всю требуемую глубину. Основными преимуществами таких систем являются помехоустойчивость и повышенная точность определения положений объектов под землей благодаря их работе по принципу «стереозрения» (трехмерного радиовидения).
Резкий скачок в развитии геотехнического строительства, например сферы дорожного строительства и ремонта, привел к появлению новых задач, с которыми существующие промышленные георадары уже не справляются. Среди таких задач – обследования больших площадей вводимого дорожного полотна, повышение скорости обработки результатов, обеспечение полноты полученных данных. Эта ситуация потребовала от научно-производственных групп создания новых георадаров с еще более широкими возможностями.
Перспективным направлением является создание георадаров с антенными решетками, построенными по принципу «много приемников – много передатчиков» (от англ. Multiple Input – Multiple Output, MIMO). За счет перебора различных комбинаций приемников и передатчиков появляется возможность георадиолокационного зондирования по всей длине антенной решетки, что позволяет исследовать сразу широкую полосу (например, дорожного полотна) за один проезд. В отличие от активных фазированных антенных решеток (АФАР), для решеток MIMO в каждый момент времени работает только одна пара антенн, а радиоизображение получается за счет технологии синтезирования апертуры, при этом уменьшается как мощность излучения, так и стоимость системы в целом.
Основными преимуществами таких систем являются широкий динамический диапазон, помехоустойчивость и отсутствие «мертвых зон» на амплитудной карте (по ширине сканирования), которые присутствует в многоканальных парных георадарах. Широкий диапазон зондирования дает возможность одновременно проводить измерения с высоким разрешением на максимально возможную для георадаров глубину. Кроме того, системы на основе MIMO и АФАР обеспечивают повышенную точность определения расположения объектов под землей благодаря принципам трехмерного радиовидения.
Многоканальные приборы по сравнению с одноканальными являются более громоздкими и дорогостоящими, требуют достаточно сложных параллельных вычислительных процедур, выполняемых в реальном времени, и соответствующего программного обеспечения. Но уже сейчас появляются все более компактные и дешевые разработки.
Интересно, что помимо сверхкоротких импульсов есть и другие новые технологии генерации сигналов, излучаемых в исследуемую среду георадарами. Это могут быть радиоволны со ступенчато и плавно изменяемыми частотами. Такие системы дают гораздо больше информации для интерпретации волновых картин и даже позволяют судить не только об электрофизических, но и о других физических свойствах подповерхностных объектов, так как визуализируют фазовую структуру отраженных сигналов. Соответственно, качество интерпретации становится намного выше. Эти типы георадаров имеют более сложные конструкции по сравнению с импульсными аналогами и, соответственно, высокие цены. Однако развитие технологий в технике мобильной и беспроводной связи привело к значительному снижению их стоимости и размеров. Основным недостатком таких систем по сравнению с импульсными георадарами является маскировка слабых сигналов от удаленных объектов в исследуемой среде сигналами, получаемыми из-за сильной связи между антеннами и отражений от поверхности среды. В то же время динамический диапазон приемного тракта таких систем существенно больше, чем у импульсных систем. Это позволяет получать больше информации при том же диапазоне частот.
В качестве примера ультрасовременной георадиолокационной аппаратуры рассмотрим георадиотомограф ГРТ-ХХ, производимый в российском НПО «Терразонд». Он представляет собой многоканальный георадар на базе генератора линейно-частотно модулированного (ЛЧМ) сигнала. Антенная решетка ГРТ-ХХ состоит из распределенных приемных и передающих высокочастотных антенн широкого диапазона (с плавным изменением частот в диапазоне 500–3000 МГц). Она имеет модульную структуру и обеспечивает возможность наращивания ширины сканирования (с помощью линейной поляризации волн), а также объединения модулей в крест для существенного улучшения качества амплитудных карт (с помощью кросс-поляризации). Такая система осуществляет зондирование среды с разных ракурсов и позволяет одновременно проходить профили в количестве от 7 до 31 на ширину сканирования от 0,5 до 2,32 м с поперечным шагом между профилями 7,5 см.
Записи, полученные ГРТ-ХХ, пакетно обрабатываются с помощью специализированного программного обеспечения «GeoReader», которое обладает обширным набором функций для удобства интерпретации (в том числе выполняет различные атрибутные анализы и использует алгоритмы автоматического поиска неоднородностей, выделения границ в среде и пр.). Результаты могут быть представлены в виде набора стандартных радарограмм и т.д. (рис. 11).
Для обнаружения и локализации неоднородностей могут быть также применены метод математической фокусировки и технология радара с синтезированием апертуры, когда все зарегистрированные решеткой высокочастотные сигналы суммируются в фазе для каждой задаваемой точки фокусировки с коррекцией существующего запаздывания. При этом из набора частотных данных синтезируется временной сигнал. Таким образом, фокусировка осуществляется путем последовательного суммирования принятых сигналов с выравниванием временных задержек импульсов, рассеянных точкой с заданными координатами. В принятый сигнал вносятся задержки, соответствующие суммарному времени прохождения сигнала от передатчика до объекта и обратно от объекта до приемника. После этого амплитуды сигналов, соответствующие рассчитанным задержкам, складываются. Полученный результат является точкой радиоизображения с соответствующими координатами. После проведения операции фокусировки для каждой точки выбранного объема пространства строится трехмерное радиоизображение. Следует отметить, что операция фокусировки проводится в частотной области с применением быстрых алгоритмов обработки, что позволяет реализовывать трехмерные томограммы исследуемого пространства в режиме реального времени.
Существенным преимуществом аппаратуры многоракурсного зондирования является возможность организации коммутации антенных пар в режиме измерения общей средней и общей глубинной точки (ОСТ и ОГТ). Например, используя специальные математические алгоритмы для обработки результатов, собранных по методу ОСТ, оператор может получить информацию по электрофизическим свойствам верхнего слоя сканируемой среды (толщине и диэлектрической проницаемости) с достаточно высокой точностью, практически исключая необходимость физического проведения частых отборов образцов керна.
В последних версиях георадиотомографической аппаратуры ГРТ-3Х применяются антенные решетки с расширенным динамическим диапазоном, а также методика калибровки с выделением аппаратной функции для исключения эффекта маскировки от сигнала прямого прохождения между антеннами.
Стоит отметить, что на сегодняшний день цены на аппаратуру с цифровыми антенными решетками во многих случаях даже ниже, чем на многоканальные системы, построенные на моноимпульсных парных георадарных блоках, так как в последнем случае для каждой пары антенн, работающей на конкретной центральной частоте, необходим отдельный контур синтезирования сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала.
Диапазон областей применения георадаров при инженерных изысканиях очень широк. Это прежде всего: изучение грунтовых и гидрогеологических условий по глубине и по площади; определение толщины льда и рельефа поверхности под ледниковым покровом; поиск отдельных предметов и инженерных сооружений под землей, под водой или под дном водоемов (например, кабелей, труб, археологических объектов и др.); изучение поддонных отложений; исследование многолетней мерзлоты и т.д. [1–20].
Георадар что это такое
Принцип работы и использование георадара
На протяжения долгого времени человеку было всегда интересно, что и как происходит на земле и в её недрах. Нас интересует, что и где, а главное как лежит, даже если не мы туда положили. Для удовлетворения этих потребностей производятся специальная техника и приборы. На сегодняшний день существует множества приборов для изучения, поиска, исследования земной поверхности и её недр. Также разрабатываются приборы для обеспечения безопасности жизни деятельности человека. Таким приборам является «АБ-400» создан на основе георадара.
Так что же представляет собой георадар?
Георадар — это прибор радиолокационного зондирования (GPR), для подповерхностных исследований направленных на получение детальной информации об объекте в реальном режиме времени. Работа георадара основана на явлении отражения высокочастотного электромагнитного сигнала от границ объектов с отличными от среды их нахождения электрическими характеристиками.
Георадар является уникальным геофизическим прибором, ведь георадар позволяет подготовленному оператору «видеть» сквозь камень, землю и воду. Практически не существует такой среды, которая могла бы скрыть от георадара свои тайны: пустоты и инородные тела, изменения плотности и структуры, скрытые внутренние конструкции, вообще практически любые аномалии – всё это для георадара страницы открытой книги. Границы успешного использования георадара огромны:
— геология и добыча полезных ископаемых;
— экспертиза и строительство автомобильных дорог;
— экспертиза железобетонных сооружений и трубопроводов;
— исторические и археологические исследования;
— поиск, картографирование и исследование подземных коммуникаций;
— исследование и ремонт мостов;
— проведение экологической оценки почв и сооружений;
— поиск грунтовых вод и подземных резервуаров;
— исследования водоёмов, изучение характеристик снежных и ледовых покровов;
— экспертиза железнодорожных путей;
— горизонтальное направленное бурение – и это далеко не полный спектр для применения георадара.
Основные преимущества георадара над другими методами:
Что такое георадар и принцип его действия
Георадиолокационное (георадарное) обследование производится при помощи специального инструмента – георадара, который представляет собой электронный прибор. С помощью георадара исследователи получают непрерывный разрез той среды, в которой производится диагностика. Глубина исследования при этом может достигать 20 метров. Запись данных экспертизы осуществляется в файл, что позволяет в дальнейшем проводить изучение и документирование материала при помощи компьютерного оборудования.
Принцип действия георадара целиком и полностью основывается на радиолокации: излучение и фиксация отраженных электромагнитных импульсов. Импульс производится самим прибором и при помощи излучателя (антенны) направляется в изучаемую среду. Средой может быть любой материал: бетон, грунт, кирпичная стена и пр. Среда может иметь неоднородную структуру, что и отражает прибор. На основании таких исследований выявляются различные пустоты и вкрапления других материалов.
Георадиолокация — неразрушающий метод исследования и контроля. Применение его может значительно сократить затраты. К примеру, поиск кабельных трасс под землей при помощи георадара значительно упрощается, а если учесть тот факт, что на многих действующих ныне заводах нет документации о проложенных когда-то трубопроводах и кабельных лотках, то эффект от использования георадара значительно возрастает.
Как правило, при георадиолокационном исследовании блок антенн георадара перемещается по поверхности среды. Излучение и прием отраженных средой сигналов происходит через определенное расстояние. Эта дистанция носит название «шаг зондирования». Минимальное значение шага может измеряться всего несколькими миллиметрами.
После того, как антеннами будет принят отраженный сигнал, он поступает на устройство регистрации информации; как правило, в качестве регистратора используется ноутбук. На данном устройстве производится запись полученных данных в файл. После анализа записанной информации и ее структурирования инженер-диагност компании, проводящей георадиолокационную экспертизу, получает «разрез исследуемой среды». Другое название данного разреза – георадиолокационный профиль.
Чаще всего такого рода профиль выполнен в виде радиограммы. Радиограмма представляет собой массив глубин отраженных сигналов. Еще одно название радиограммы – волновая картина.
В последнее время стало очень популярно проведение георадиолокационной экспертизы. Такой метод диагностики является самым многообещающим способом определения характеристик исследуемой среды. Это перспективное направление развития в области геофизических исследований. Преимущества георадара и георадиолокационного способа диагностики
Область применения георадара весьма широка, но ее можно условно подразделить на две группы мероприятий. Каждой из таких групп характерны свои методики и способы обработки информации:
Обследование карьеров и геологические изыскания
Как вы уже могли услышать или прочитать, георадар — это прибор, который обеспечивает быстрое и детальное сканирование грунта. Высокая мобильность георадара в сочетании с возможностью проведения неразрушающего сканирования грунта (без контрольного бурения) с высокой детализацией делают георадар уникальным среди другого оборудования, используемого в геофизике. Благодаря полученным данным, появляется возможность принять правильное решение при проведение работ, в результате чего инженерные изыскания становятся менее затратной. При георадарных исследованиях существует возможность отобразить результаты проведенного сканирования грунта в виде 3D-модели изучаемой среды.
Благодаря георадарным исследованиям стало возможно построение геологических разрезов, поиск и разведка запасов месторождений полезных ископаемых, определение положения уровня грунтовых вод, толщины льда, глубины и профиля дна водоёмов, положения карстовых воронок и пустот, гляциологические исследования – вот далеко не полный перечень тех задач, которые геология решает с помощью сканирования грунта георадаром. Но ряд задач геология решает только георадаром. Например, проведение картирования геологических структур, то есть определение контактов горных пород с различной диэлектрической проницаемостью возможно только с использованием георадара.
При инженерно-геологических изысканиях используются возможности георадара по сканированию грунта при исследованиях в области инженерной геологии, гидрогеологии и геокриологии; инженерно-геологических изысканиях для строительства; определения уровня грунтовых вод, зон повышенной обводненности; выявления участков развития опасных геологических процессов (карста, оползания и др.).
Применение георадара при обследовании и оценке карьеров позволяет сэкономить большие средства, поскольку разработка грунта при добыче полезных ископаемых может вестись благодаря георадару непрерывно, с максимизацией полезной выработки, так как георадар обеспечивает четкое определение границ между разными породами и минералами.
Поиск скрытых объектов
Современные георадары просвечивают грунт на глубину до 100 метров. Искомый объект должен быть сопоставим по своим размером с глубиной залегания, а также должен быть контрастен по своим свойствам с окружающей средой.
Как правило в георадиолокации используются частоты сигналов от 50 до 1500 МГц, благодаря этому расширяются возможности поиска скрытых объектов как в конструкциях так и в грунтах на самых больших глубинах.
Как показывает практика, при различных условиях окружающей среды георадар позволяет обнаружить:
Основное достоинство георадара по сравнению с другими используемыми в геофизике приборами — его универсальность, которая позволяет использовать георадар не только непосредственно в геофизике, для решения её различных задач. Георадар используется в геологии, строительстве, экологии, археологии, и многих других сферах деятельности, другими словами везде, где требуется осуществить эффективный поиск скрытых объектов.
Использование георадара в поисковых работах имеет огромный потенциал, что сегодня позволяет геофизике успешно выполнять поиск георадаром скрытых объектов в самых сложных для этого ситуациях.
Обследование строительных конструкций и фундаментов
Когда появился прибор — георадар, стало ясно, какого помошника получила в связи с этим строительная отрасль а особенно железобетонное строительство. Георадар, использующий неразрушающий метод подповерхностного зондирования является незаменимым прибором для обследования внутреннего состояния железобетона. Георадар не нарушает при этом общей целостности конструкций. При работе с железобетоном георадаром определяется качество и внутреннее состояние бетонных конструкций (мостов, зданий, фундаментов, свай и др.).
Благодаря георадарным обследованиям появилась возможность исследования эксплуатационных характеристик строительных конструкций. Георадар сканирует внутреннее строение и определяет деформационное состояние зданий и инженерных конструкций. Также с помощью георадара определяются геометрические и физические параметры подземных частей фундаментов строений, оснований и свай.
При проведении обследования железобетонных конструкций и сооружений георадар производит общее сканирование, определяет места нахождения арматуры, инженерных сетей, закладных, толщины ж/б плит, наличие полостей и пустот, наличие/отсутствие гидроизоляции (особенно георадар помогает в тех случаях когда нужно обследовать ж/б конструкцию не нарушив защитного слоя). Также георадар используется в строительстве для контроля качества и обнаружения объектов в конструкциях перед сверлением или бурением. Георадиолокационное обследование позволяет заранее обнаружить инженерные сети и потому исключить возможность их повреждения и последующего дорогостоящего ремонта.
Обнаружение и обследование коммуникаций
На сегодняшний день, обнаружение скрытых коммуникаций (кабелей, трубопроводов, коллекторов, баков, резервуаров, септиков и т.д.) в городских условиях георадаром приобретает большую популярность. Объясняется это тем, что часто имеющиеся в наличии схемы и планы коммуникаций имеют значительные расхождения с действительностью, а иногда попросту отсутствуют. В этом случае, работать без предварительного георадарного обследования территории крайне не желательно, георадар даёт возможность избегать неизбежных аварий.
Повышенный спрос на георадарные исследования для поиска коммуникаций обычно исходит от организаций, занимающихся бестраншейной прокладкой подземных коммуникаций в условиях города (горизонтально-направленное бурение). Полученная с помощью георадара информация о наличии и положении в плане и по глубине подземных коммуникаций на осях горизонтального бурения обеспечивают безаварийную работу, выполненную в кратчайшие сроки и с минимальными затратами.
Коммунальными и ремонтными службами георадар используется для определения местоположения и глубины залегания скрытых коммуникаций, обследования участков местности перед проведением земляных работ, а также для обнаружения мест прорывов в трубопроводах. Использование георадара позволяет вести успешный поиск мест утечки жидкости из подземных и скрытых в стенах трубопроводов.
Благодаря георадарному зондированию возможен поиск даже наиболее сложных для обнаружения пластиковых, бетонных и других неметаллических труб. В отличие от георадара металлоискатели и трассоискатели здесь бессильны.
Экспертиза автомобильных дорог
Для качественного производства ремонтных работ, как правило, требуется предварительное обследование. Обычно это контрольное бурение, отбор проб грунта и статические нагрузки. Но все эти методики довольно дорогостоящи, а самое главное не дают целостной картины состояния дорожного покрытия и подстилающих его грунтов. А главное само по себе применение этих методов ослабляет дорожное покрытие. Поэтому в условиях, когда средства, выделяемые на оценку состояния дорожного покрытия, ограничены в размерах, на первое место выходит экономичность методик диагностирования. И в этой связи особую актуальность и рациональность приобретает георадарное обследование.
По характеристикам полученного георадиолокационного профиля (разреза дорожного пирога) оператор георадара делает выводы о толщине слоев различной плотности, наличие в них пустот, переувлажнений, т.е. о состоянии дорожного покрытия. В процессе интерпретации георадиолокационных профилей можно выявлять наличие, а также прогнозировать появление и распространение опасных физико-химических процессов (суффозии, карсты), зон просадок и разуплотнения грунтов, зон размытия грунтов, инфильтрации грунтовых вод и т.д.
Георадиолокационный профиль, выполненный по участку автомобильной дороги, для определения причин разрушения и просадок дорожного полотна, для определения толщин конструктивных слоев.
Для определения мощности и количества и качества слоев дорожной одежды, а также проведении комплексного исследования конструкции дорожного полотна, в нашей компании используются георадары, имеющие различные типы антенн с разными частотными диапазонами (400 – 1700МГц). Для определения границ и состояния асфальта и а/б – применяются высокочастотные антенные блоки георадара (1000, 1700МГц); для определения толщины слоев основания полотна дороги используются антенные блоки с низким частотным диапазоном (150 – 250МГц).
В результате комплексной неразрушающей георадарной экспертизы автомобильных и железных дорог можно быстро, экономично и надежно получать самые точные данные о состоянии дорожного покрытия, количестве и качестве использованных материалов, прогнозировать места разрушений и многое другое.
Обнаружение мест утечек жидкости
Коммунальными и ремонтными службами георадар используется для определения местоположения и глубины залегания скрытых коммуникаций, обследования участков местности перед проведением земляных работ, а также для обнаружения мест прорывов в трубопроводах.
Благодаря георадарному зондированию возможен поиск даже наиболее сложных для обнаружения пластиковых, бетонных и других неметаллических труб.
Использование георадара позволяет вести успешный поиск мест утечки жидкости из подземных трубопроводов, скрытых систем водоснабжения, отопления, канализации. С помощью георадара возможно обнаружить влажные и обводненные участки внутри бетона или грунта, а также увидеть направление распределения жидкости и как следствие локализовать место протечки.
Горизонтально направленное бурение
Горизонтальное направленное бурение (ГНБ) является новейшей технологией, выгодно отличающейся от классической прокладки коммуникаций тем, что её воздействие на окружающую среду минимально, оно используется для строительства новых инженерных сетей и ремонта изношенных коммуникаций. Эта технология не имеет аналогов и не заменима в случаях, когда необходимо прокладывать инженерные сети под действующими транспортными магистралями, реками и другими преградами, где открытый способ прокладки сетей крайне затруднён или вовсе невозможен. Но буровые установки не могут действовать «в слепую», так как крупных в городах под поверхностью асфальта и газонов находится огромное количество коммуникаций, схемы расположения многих из которых утеряны либо неточны. Поэтому перед тем как начинать бурение, надо в обязательном порядке уточнять истинное местоположение этих коммуникаций, и удостовериться в отсутствии археологически ценных объектов, особенно если работа ведется в исторической части города.
В связи с этим для экономичного использования технологии горизонтально направленного бурения решающее значение имеет предварительное детальное изучение грунта. Георадарное обследование позволяет провести послойное вертикальное или горизонтальное изучение грунтов на предмет выявления таких преград, как трубопроводы, кабельные трассы, фундаменты, шахты и т. д. Использование георадара при горизонтально направленном бурении позволяет выбрать правильное направление движения бура.
Георадар позволяет вести прокладку инженерных коммуникаций под дном водоемов и под сооружениями ниже их фундамента. Благодаря георадару возможна сложнейшая прокладка коммуникаций над, под или между другими трубопроводами и кабелями без вскрытия пересекаемых сетей, бурение из колодца в колодец. Также возможно применение георадара для контроля качества после выполнения работ по прокладке коммуникаций, проверки скрытых работ и т.д.
Фрагмент георадиолокационного профиля. Красными линиями отмечены выявленные коммуникации на глубинах до 3м.