Геофизические приборы нового поколения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

------------------------------------------ © Н.Г1. Семейкин, В.В. Помозов,

Б.В. Эквист, В.В. Монахов,

2008

УДК 001:681.2:624.1

Н.П. Семейкин, В.В. Помозов, Б.В. Эквист,

В.В. Монахов

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Дано описание георадара «Око-2», скважинного георадара, многоканального георадар-ного колптекса, цифровых сейсмических станций, тектроразведочной аппаратуры.

Семинар № 2

Одним из передовых российских предприятий по разработке и производств}7 геофизической аппаратуры является компания «ЛОГИС» (г. Ра-менекое. Московской области). В компании «ЛОГИС» ведутся разработки георадаров, сейсмической аппаратуры* обнаружителей взрывчатых и наркотических веществ, первые шаги в создании которых были сделаны еще в конце 90-х годов в стенах НИИП им В.В. Тихомирова совместно с сотрудниками МГТУ. Георадар "ОКО -2"

Георадар представляет собой портативный радиолокатор, который направляет зондирующие импульсы не в воздух, а в исследуемую среду (земля, вода, стены зданий и т.д.). Излученный электромагнитный импульс отражается от границ слоев, металлических и неметаллических предметов, неоднородностей (пустоты, участки с различной влажностью и т.д.). Отраженный сигнал принимается приемной антенной, преобразуется в цифровой вид и запоминается для дальнейшей обработки.

Георадары «ОКО-2» являются безусловными лидерами среди российских аналогов (рис. 1).

«ОКО-2» - единственный в СНГ серийно выпускаемый георадар с полной линейкой антенных блоков в диапазоне от 35 до 1700 МГц., имеет экранированные, рупорные и дипольные антенны с возможностью наземной, надземной и подводной съемки; три типа датчиков перемещения; возможность подключения GPS приемника; оптическую развязку по сигнальной и информационной цепям; большой выбор дополнительных комплектующих.

Комплект георадара «ОКО-2» включает в себя базовый комплект (рис. 2) и антенные блоки, которые выбираются в зависимости от поставленной задачи.

Основными параметрами определяющими методику съемки, и, соответственно, выбор антенных блоков

Рис. 1. Георадар «ОКО-2»

являются необходимая глубина исследования и размер структурных элементов (слоев или локальных объектов), которые необходимо выявить. В соответствии с этими величинами выбираются антенные блоки с определенной глубинностью и разрешающей способностью.

При проведении работ необходимо учитывать тот факт, что при увеличении глубины исследования снижается разрешающая способность, поэтому для получения наиболее качественных результатов часто требуется применение нескольких антенных блоков с различной частотой излучения и глубиной зондирования соответственно. В георадарах «ОКО-2» применяются экранированные и не-экранированные антенные блоки (см. таблицу).

Георадары «ОКО-2» используются для решения инженерно-геологичес-ких, гидрогеологических и поисковых задач, таких как:

• обследование автомобильных дорог, ж/д насыпей, ВПП аэродромов;

• поиск погребенных локальных и протяженных объектов;

• обследование инженерных сооружений;

Рис. 2. Георадар «ОКО-2» в полном сборе

• обследование строительных конструкций, в том числе железо-бетонных и др.;

• картирование геологических структур;

• определение толщины ледяного покрова;

• обследование водоемов и картирование придонных отложений;

• определение мощности слоя сезонного промерзания/оттаивания, оконтури-вание областей вечной мерзлоты, таликов и т.д.;

• археологические задачи;

• специальные задачи.

Георадар «ОКО-2» Поисковый

комплект

Поисковый комплект «ОКО-2»

(рис. 3) разработан в ООО «ЛОГИС» для оперативного досмотра грузов на предмет обнаружения посторонних вложений; обнаружения тайников,

схронов, людей в укрытиях; обнаружения коммуникаций, арматуры, пустот и посторонних включений в стенах, перекрытиях и других строительных конструкциях. Кроме того он позволяет обнаруживать минно-взрывные устройства, как бескорпусных, так и в пластиковом корпусе, решает археологические задачи.

Георадарный скважинный комплекс.

Современные георадары - это мощный геофизический инструмент, применение которого позволяет получать большое количество детальной информации за относительно короткое время. Наряду с использованием наземных георадаров развивается аппаратура геора-дарного зондирования из геофизических скважин. Прежде всего, это связано с

с

о,

1,3

1,5

1

0,8

АБ-1200У

АБ-ЮООР (1000 МГц) АБ-1700 (1700 МГц) АБ-1700У

АБ-1700Р (1700 МГц)

ьная [а шя, м Разрешающая способность по глубине, м Масса, кг

0,5-2 6-8

0,5-2 6

0,5 37

0,35 18

0,25 10

0,15 4,2

0,1 2,2

0,05 0,8

0,04 7,3

0,03 0,8

0,03 0,8

Рис. 3. Георадар "ОКО -2". Поисковый комплект

ограничением глубины исследования с

при работе с поверхности. I

Для проведения скважинных геора-дарных исследований был разработан и I

изготовлен специализированный геора- а

дарный комплекс (рис. 4). Наряду с зон- с

дированием околоскважинного про- I

странства, аппарату ра позволяет производить межскважинное просвечивание.

Скважинный георадарный комплекс производства ООО «ЛОГИС» предназначен для исследования геологического строения разреза в скважинах глубиной до 20 м. Кроме того,

он позволяет решать ряд других инже-нерно-геологических задач: исследование фундаментов технических сооружений, изучение строения подземных объектов, круговое сканирование около-скважинного пространства для поиска элементов строительных конструкций.

Многоканальный георадарный комплекс

Многоканальный георадарный комплекс «ОКО-2» специально разработан для скоростного мониторинга состояния балластной призмы и верхней части подстилающего естественного основания (рис. 5).

Стандартный комплект креплений позволяет осуществлять монтаж многоканального георадарного комплекса как на вагон-путеизмеритель, так и на любую другую подвижную единицу. Управление многоканальным георадар-ным комплексом осуществляется посредством программного продукта "Ссо8сап32". в качестве блока управления возможно использование ноутбука в промышленном исполнении.

Запись результатов осуществляется на жесткий диск ноутбука в режиме реального времени. Наличие нескольких антенных блоков позволяет

Рис. 4. Скважинный георадарный комплекс производства ООО «ЛОГИС»

производить обследование на всю ширину железнодорожного полотна: по оси, левой и правой обочинам. Таким образом, существенно повышается скорость мониторинга железнодорожного пути. Полученные данные по оси и обочинам позволяют строить 3-х мерные модели балластной призмы и верхней части естественного основания и определять характер изменений строения железнодорожной насыпи; Для детального изучения верхней части балластной призмы предусмотрена возможность использования сменных антенных блоков различной частоты: от 400 МГц (в стандартном исполнении) до 1700 МГц. Комплекс позволяет работать на всех типах шпальной решетки. Использование рупора в конструкции антенны обеспечивает сужение угла диаграммы направленности и, как следствие, уменьшение влияния шпальной решетки. Для исключения влияния помех от посторонних объектов используются экранированные антенные блоки.

",Лакколит Х-М2" Цифровая многоканальная инженерная сейсморазведочная станция.

Станция предназначена для производства сейсморазведочных работ ме-тодами преломленных и отраженных волн при проведении геоло-го-гео-физических исследований.

Станция состоит из одного или нескольких блоков "Лакколит 24-М2" и персонального компьютера Note book или специализирован-

Рис. 5. Трехканальный георадарный комплекс с рупорными антенными блоками АБ-400Р

ного блока управления (рис. 6). Каждый блок обеспечивает получение данных с 24-х сейсмических каналов и их предварительную обработку. Количество каналов сейсмостанции определяется количеством применяемых блоков.

Компьютер обеспечивает управление блоками, последующую обработку информации, отображение результатов и подключается к сети через НЛете!-адаптер. Передача информации по локальной сети может осуществляться через радио-ЕЛсшеи что обеспечивает возможность дистанционного управления устройствами в сети в радиусе до 100 м и позволяет оператору находиться в защищенном от внешних климатических условий месте. Обслуживание

Рис. 6. "Лакколит Х-М2" Цифровая многоканальная инженерная сейслиуразведочная станция с блоком управления

сейсмостанции производится одним оператором. Конструкция модулей обеспечивает ее надежную эксплуатацию в жестких условиях и в широком диапазоне температу р.

Регистратор сейсмических стпалое "Дельт а-Геон-02"

Регистратор сейсмических сигналов "Дельта-Геон-02" предназначен для автоматической регистрации сейсмических сигналов от естественных и искусственных источников сейсмических колебаний, включая проведение региональных сейсморазведочных работ и микросейсморайонирования, (рис. 7)

Регистратор работает в следующих режимах:

• непрерывный режим регистрации;

• регистрация по обнаружению сейсмического события;

• регистрация в заранее заданные промежутки времени (по календарю).

«Дельта-Геон-02» позволяет регистрировать сейсмические колебания на частотах от 0,1 до 240 Гц, имеет три режима регистрации, включая регистрацию в заранее заданные промежутки времени (по календарю). Блок управления и синхронизации, позволяет работать в условиях широкого диапазона температур, яркого солнца и высокой влажности воздуха.

В режиме "по обнаружению" цифровой сигнальный процессор с высокой вероятностью проводит распознавание и регистрацию только полезных сейсмических сигналов. Станция обслуживается одним оператором. Измеритель длины свай ИДС-1 ИДС-1 - единственный в России акустический прибор для измерения длины свай. ИДС-1 определяет длину свай и локализует дефекты, определяет глубины заложения подошвы фундамента. ИДС-1 можно использовать в качестве сонара, а так же в качестве высокочастотной двухканальной сейсмической станции с независимым каналом синхронизации (рис. 8).

С помощью электродинамического сейсмоприемника прибор измеряет как отдельно стоящие сваи (включая буронабивные), так и сваи в составе ростверка (за исключением кустового ростверка). Измерения можно произ-

Рис. 8. Измеритель длины свай «ИДС-1» 208

Рис. 7. Регистратор сейсмических сигналов "Делыт-Г'еон-02 "

водить и с торца и с боковой поверхности. В случае если нет доступа до торца сваи, измерение можно производить, откопав небольшой верВвтрСИСнносоНрЕЕр»Iмное обеспечение прибора позволяет быстро измерять длину и локализовывать дефекты свай. Параметры настройки прибора позволяют проводить измерения в различных условиях (сваи разной длины, различные грунты, наличие внешних помех измерению). Файловая система прибора позволяет записывать, стирать, просматривать до 2000 файлов с измеренными данными.

Электронный блок с контрастным экраном создан специально для работы в неблагоприятных условиях (дождь, мороз, яркое солнце) во всеклиматическом исполнении (работоспособность сохраняется при температуре от -20 до +50 °С).

Электроразведочная аппаратура ЭРА-МАКС (ERA-МАХ)

Универсальная Электроразведочная аппаратура "ERA-MAX", при использовании её при работах методами сопротивлений и заряда, в отличие от аналогов, может применяться не только в летний, но и в зимний периоды, в условиях снежноледового покрова, скального и мерзлого грунтов, асфальтовых и бетонных покрытий, в том числе на территории замерзших рек, озёр, болот и сельхозугодий, недоступных для исследований летом.

Плохие условия для заземлений питающих и приемных электродов всегда считались препятствием для эффективного использования методов сопротивлений и заряда. Именно по этой причине приходилось отказываться от зимних работ, а летом исключать из области съемки участки с каменными осыпями ("курумами"), песками и другими видами поверхностного электроизолирующего покрова.

Частично эти ограничения преодолеваются при использовании аппаратуры "ERA-MAX" без выносных устройств, а в полной мере - при оснащении аппаратуры "ERA-MAX" выносными измерительными устройствами: активными

приемными электродами, стелющимися электродами и воздушной телескопической антенной (рис. 9).

"ERA-MAX" - универсальный инструмент для проведения инженерных изысканий под строительство и обследование действующих трубопроводов.

Рис. 9. Универсальная Электроразведочная аппаратура "ER. 1-І/ 1.Y"

дорог, гидротехнических сооружений. Позволяет проводить поиск и разведку месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых, используется в экологии, археологии, при обследованиях фундаментов зданий и подземных сетей городского хозяйства.

Аппаратура "ERA-MAX" рекомендована отделом защиты от коррозии ОАО «ГАЗПРОМ» для применения при электрометрических обследованиях магистральных трубопроводов.

Цифровая электроразведочная аппаратура "ЭРП-1”

Портативная цифровая электроразведочная аппаратура "ЭРП-1" (рис. 10) разработана МЧП "ЛИНИЯ" и ООО "ГЕОСКАН-М".

Аппаратура предназначена для выполнения геофизических наблюдений следующими методами:

• электроразведка методом сопротивлений на постоянном и переменном токе - ВЭЗ, ЭП, СГ, М3, а также измерения полного вектора электрического поля: МДС, векторная съемка;

• естественное электрическое поле (ЕП, измерения поля блуждающих токов);

• вызванная поляризация в варианте ИНФАЗ-ВП.

"ЭРГИ" позволяет выполнять комплекс электроразведочных методов, что расширяет круг решаемых задач и повышает качество и надежность получаемых результатов.

Рис. 10. Цифровая электроразеедоч-ная аппаратура «ЭРИ-1»

Прибор обладает высокой помехозащищенностью, что необходимо при работе в условиях городской застройки, вблизи ЛЭП, железных дорог и пр.

Аппаратура "ЭРП-1" укомплектована программным обеспечением для передачи данных от измерителя в ПЭВМ и сохранения результатов из-мерений в форматах, согласованных с пакетом программ 1Р12\¥Ш (обработка и интерпретация данных ВЭЗ и ВЭЗ-ВП, разработка МГУ им. Ломоносова), в "цифровой" части обработки сигнала применяется дополнительный метод снижения аппаратурных шумов.

"ЭРП-1" спроектирован и разработан как аппаратура на современной элементной базе, досту пная широкому кругу отечественных потребителей - изыскательских и геофизических организаций.

Вся аппаратура, поставляемая НПЦ «ГЕОТЕХ» имеет необходимые сертификаты, полный комплект конструкторской документации; каждый прибор проходит полный цикл приемосдаточных испытаний, включая испытания на тепло- и холодоустойчивость, вибро- и ударопрочность. Ш

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------

Семейкин Н.П. - ген. директор, 000« Логиси,

Помозов В.В. - ген. конструктор, 000« Логис»;,

Эквист Б.В. - доцент, Московский государственный горный университет,

Монахов В.В. - менеджер, НПЦ «ГЕОТЕХ», www.geotech.ni.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 2 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук* проф. В.Л, Шкуратник.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

2_Семейкин2

Е:\С диска по работе в универе\ГИАБ_2008\12\семинар-08

С:Ш5ег5\Таня\АррВа1а\Яоат1^\М1сго50Й\Шаблоны\]Чоппа1.с1о1т

©В

Гитис Л.Х.

15.10.2008 16:02:00

3

15.10.2008 16:03:00 Г итис Л.Х.

1 мин.

25.11.2008 23:51:00 8

2 152 (прибл.)

12 271 (прибл.)