Георадарное обследование взлетно-посадочной полосы

В данном проекте рассматриваются возможности и общая схема работы с георадаром ОКО-3 для обследования ИВПП действующего аэропорта.

Задачи, решаемые в ходе георадарного обследования ИВПП:

• Определение фактической толщины каждого конструктивного слоя;
• поиск аномальных разуплотнений в конструктивных слоях
• поиск мест просадок в насыпных грунтах
• обнаружение обводненных участков
• исследование специфики армирования бетонных плит;
• уточнение положения подземных коммуникаций.
• изучение строения верхних частей геологических разрезов, обозначение уровня грунтовых вод;
• обнаружение и изучение зонального формирования отрицательных геологических процессов – суффозионно-карстовых, оползневых и др.;
• выявление факта присутствия специфического грунта (торфов, илов, и тп.);

Оборудование, используемое для сбора полевых данных (минимально достаточный комплект):

Георадар ОКО-3, колесо-датчик пройденного пути, антенные блоки с частотами 1700 Мгц (возможно использование 1200 Мгц), 400 Мгц., ПО Geoscan32, совместимый ноутбук или планшет.

Краткое описание метода:

Метод георадиолокации основан на явлении отражения электромагнитной волны от границ сред с разными электрическими свойствами – электропроводностью и диэлектрической проницаемостью. Поскольку скорость распространения электромагнитной волны в разных средах различна, измерив времена прихода волн, можно определить геометрию объекта и уточнить его свойства. В зависимости от длины волны меняется глубина обследования и минимально возможный размер различаемых объектов с различными электрическими свойствами.

Подготовка к работе

Для планирования работ требуется исходная информация в виде топографического плана, желательно наличие инженерно-геологического отчета, а также  информации о конструкции ВПП. В случае необходимости определения фактических толщин конструктивных слоев ВПП, рекомендуется произвести отбор контрольных кернов на планируемых георадарных профилях либо же использовать иную, на 100% достоверную информацию, которая будет использована на этапе интерпретации полученных радарограмм.

Планирование количества и расположения георадарных профилей производится на основании технического задания от заказчика обследования.  При постановке задачи, заказчик должен иметь ввиду, что  информация о толщинах конструктивных слоев и возможных дефектах будет получена исключительно в точках непосредственно под георадарным профилем. Небольшой локальный  дефект или участок без армирования на некотором расстоянии от георадарного профиля уже не будет выявлен. Согласованные георадарные профили наносятся на топографический план и в дальнейшем используются при съемке, интерпретации и формировании отчета. Выбор антенн используемых на объекте производится в с поставленными задачами и техническими возможностями различных антенных блоков.

Наиболее часто используемые антенны:

• АБ-1700 - для детального обследования верхней части искусственного покрытия и обнаружения арматуры, определения шага армирования; максимальная глубина* 0,8 м, разрешающая  способность 3 см.
• АБ-1200 - меньшая разрешающая способность, однако позволяет определить структуру покрытия до естественного основания; максимальная глубина* 1,5 м, разрешающая  способность 5 см.
• АБ-400 - для обследования грунтов основания. максимальная глубина* 5 м, разрешающая  способность 15 см.

*В зависимости от электрических свойств обследуемых сред глубина обследования может снижаться, вплоть до полной невозможности использования метода.

Процесс сбора информации

Перед началом полевых работ оператор должен осуществить рекогносцировку на местности и определить точки прохождения георадарных профилей в точном соответствии с утвержденным планом. При необходимости, следует привлечь геодезиста с инструментами, позволяющими с сантиметровой точностью определить местоположение запланированных георадарных профилей на местности. Перед началом съемки осуществляется настройка оборудования с использованием  предварительно полученной информации о геологическом разрезе. В зависимости от поставленных задач,  выбирается либо одна из антенн, либо по каждому профилю делается два (или более) прохода с разными антеннами.  Результаты сохраняются на ноутбуке, для удобства работы,  рекомендуется дополнительно вести полевой журнал, т.к. в условиях действующей взлетно-посадочный полосы крайне сложно обеспечить непрерывность работы и велика вероятность нарушения последовательности сбора информации.  К профилям возможно привязать дополнительную информацию в автоматическом режиме: фото-видео файлы, аудиокомментарии, добавление информации с GPS модуля (требуется дополнительное оборудование).  По мере движения оператора вдоль снимаемого профиля колесо датчик пути автоматически фиксирует пройденное расстояние и отображает его на экране ноутбука, основной задачей оператора на данном этапе является точное прямолинейное движение по намеченным в плане профилям, для обеспечения такого движения рекомендуется использовать дополнительные приспособления или устройства.

Обработка и интерпретация полученных георадарных данных

Сущность обработки георадиолокационных данных состоит, прежде всего, в выделении полезного сигнала на фоне помех и шумов. С помощью разнообразных приемов преобразования сигналов, помехи и шумы по возможности ослабляются или удаляются с записи, а полезные волны подчеркиваются. Обработка георадиолокационных данных осуществляется в программе “GeoScan-32”. После предварительной обработки данные готовы к дальнейшей работе. Следующим этапом является интерпретация, в ходе которой выполняется следующий ряд действий:

• пикирование границ (выделение на радарограмме отражающих горизонтов, участков радарограмм с различным типом записи, георадарных комплексов).
• 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 априорной информацией о строении искусственного покрытия,
• создание литологической модели геологического строения разреза.

Для перехода из временного разреза в глубинный используются фактические данные о толщинах конструктивных слоев полученных после бурения кернов. При отсутствии достоверных данных на данном этапе возможно возникновение системной ошибки в отображении толщин конструктивных слоев в отчете.

Все обнаруженные дефекты, аномалии, локализованные искусственные объекты  и пр. описываются в финальном отчете и привязываются к пикетам. Помимо результатов интепретации финальный отчет содержит графические приложения, позволяющие оценить состояние, конструктив и толщины слоев формирующих ВПП.