Данилов Олексій Володимирович Порівняльний аналіз ефективності геофізичних методів при вирішенні інженерно-геологічних задач на урбанізованих територіях

Краткое описание

Данилов Олексій Володимирович, завідувач аналі­тичного сектору відділу науково-технічної інформації Київського національного університету імені Тараса Шев­ченка: «Порівняльний аналіз ефективності геофізичних методів при вирішенні інженерно-геологічних задач на урбанізованих територіях» (04.00.22 - геофізика). Спец- рада Д 26.001.42 у Київському національному універси­теті імені Тараса Шевченка

Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Кваліфікаційна наукова праця
на правах рукопису
ДАНИЛОВ ОЛЕКСІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ
УДК 550.839+550. 373/379
ДИСЕРТАЦІЯ
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ ГЕОФІЗИЧНИХ МЕТОДІВ
ПРИ ВИРІШЕННІ ІНЖЕНЕРНО–ГЕОЛОГІЧНИХ ЗАДАЧ НА
УРБАНІЗОВАНИХ ТЕРИТОРІЯХ
Спеціальність: 04.00.22 – геофізика
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей,
результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело.
_____________ О.В. Данилов
Науковий керівник: Вижва Сергій Андрійович
доктор геологічних наук, професор
КИЇВ – 2019

ЗМІСТ
ВСТУП ....................................................................................................................... 16
РОЗДІЛ 1 ІСТОРІЯ ТА СУЧАСНИЙ СТАН ПРОБЛЕМ ВИРІШЕННЯ
ІНЖЕНЕРНО–ГЕОЛОГІЧНИХ ЗАДАЧ ГЕОФІЗИЧНИМИ МЕТОДАМИ ....... 21
1.1. Історія виникнення і розвиток інженерної геофізики............................ 21
1.2. Сучасний стан і класифікація проблем вирішення інженерно–
геологічних задач геофізичними методами............................................................ 24
Висновки до розділу 1 ...................................................................................... 31
РОЗДІЛ 2 ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ГЕОФІЗИЧНИХ МЕТОДІВ ПРИ
ВИРІШЕННІ ІНЖЕНЕРНО–ГЕОЛОГІЧНИХ ЗАДАЧ......................................... 33
2.1. Загальна характеристика геофізичних методів досліджень .................. 33
2.2. Методи електророзвідки ........................................................................... 34
2.2.1. Загальні положення ............................................................................. 34
2.2.2. Електромагнітні властивості гірських порід .................................... 39
2.2.4. Геоелектричний розріз та його характеристики............................... 46
2.2.5. Зв’язок електричних параметрів з фізико–механічними й водно–
фізичними властивостями гірських порід........................................................... 50
2.2.7. Вертикальне електричне зондування. ............................................... 57
2.2.8. Інтерпретація електричних зондувань............................................... 60
2.2.9. Інженерно–геологічне тлумачення результатів зондувань............. 73
2.3. Резонансно–акустичне профілювання ..................................................... 75
2.3.1. Фізичні основи ..................................................................................... 75
2.3.2 Особливості апаратно–програмного комплексу та проведення
польового експерименту ....................................................................................... 86
2.3.3. Порівняння результатів РАП та інших геофізичних методів ......... 90
2.3.3.1. Порівняння результатів РАП і методу підповерхневого
радіолокаційного зондування............................................................................... 90
2.3.3.2. Порівняння результатів РАП і сейсморозвідки методом МСГТ. 90
2.3.3.3. Порівняння результатів РАП і буріння. ......................................... 92
2.3.3.4. Вивчення геологічного розрізу для будівництва інженерних
споруд...................................................................................................................... 94
2.3.3.5. Пошук трубопроводів і визначення їх місця розташування. ....... 95
2.4. Метод підповерхневого радіолокаційного зондування ......................... 96
2.4.1. Фізичні основи ..................................................................................... 96
14
2.4.2. Особливості апаратно–програмного комплексу та проведення
польового експерименту ..................................................................................... 102
2.4.3. Задачі, які розв'язуються за допомогою георадара ........................ 105
2.5. Організація просторової інформації побудова геологічних баз
даних......................................................................................................................... 109
Висновки до розділу 2 .................................................................................... 114
РОЗДІЛ 3 РЕЗУЛЬТАТИ ПРАКТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ
КОМПЛЕКСУ ГЕОФІЗИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ПРИ ВИРІШЕННІ
ІНЖЕНЕРНО–ГЕОЛОГІЧНИХ ЗАДАЧ НА ДІЛЯНЦІ ПРОКЛАДКИ
ТУНЕЛІВ МЕТРОПОЛІТЕНУ МІЖ СТАНЦІЯМИ «ВИСТАВКОВИЙ
ЦЕНТР» – «ТЕРЕМКИ» ......................................................................................... 116
3.1. Геологічна будова і гідрогеологічні умови району досліджень ......... 116
3.2. Метод вертикального електричного зондування.................................. 126
3.3. Метод резонансно–акустичного профілювання ................................... 139
3.4. Метод підповерхневого радіолокаційного зондування ....................... 148
3.5. Порівняння результатів практичного застосування геофізичних
методів...................................................................................................................... 151
Висновки до розділу 3 .................................................................................... 158
ВИСНОВКИ............................................................................................................. 161
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ............................................................... 163
ДОДАТОК А............................................................................................................ 173

Список литературы

ВИСНОВКИ
За результатами проведених досліджень можна зробити наступні висновки:
1. Різні геофізичні методи мають свої особливості застосування в межах
урбанізованих територій, де є додаткові вимоги щодо їх завадостійкості,
мобільності та ефективності, при вирішення специфічних інженерно–
геологічних задач. Там, де неможливо застосувати класичні геофізичні методи,
слід рекомендувати застосування схожих за фізичною основою, але більш
мобільних і завадостійких методів. Наприклад, там, де неможливо застосувати
кореляційний метод заломлених хвиль (КМЗХ) чи метод міжсвердловинного
прозвучування, доцільно застосувати інші методи, зокрема, метод РАП.
2. Класичні геофізичні методи мають обмежені області застосування при
вирішенні специфічних інженерно–геологічних завдань, тому рекомендується їх
використовувати в комплексі з нестандартними геофізичними методами, які
базуються на різних фізичних принципах. Наприклад, проводити
комплексування електророзвідувальних методів, таких як метод ВЕЗ з
сейсмічними або сейсмоакустичними методами, такими як РАП, чи
комплексувати георадарний метод з методом ВЕЗ, або кожний метод окремо з
даними буріння.
3. У рамках дослідження було вибрано раціональний комплекс геофізичних
методів, що рекомендується для застосування у практиці будівництва і
експлуатації тунелів метрополітену. Аналіз фізичних основ цих методів показав,
що для розв’язання інженерно–геологічних задач найбільш ефективними є
методи, що доповнюють один одного, а саме вертикальне електричне
зондування, резонансно–акустичне профілювання та метод підповерхневого
радіолокаційного зондування.
4. Результати комплексування методів ВЕЗ, РАП, методу підповерхневого
радіолокаційного зондування та буріння на ділянці прокладки тунелів
метрополітену засвідчують, що водоносні горизонти, які можуть впливати на
162
підземні інженерні споруди, характеризують такі аномалії: за даними буріння у
верхній частині розрізу від 3 до 5 м; за даними методу ВЕЗ на глибині з 8 м до 12
м виділений горизонт з питомим електричним опором 10–20 Ом⋅м, який
представлений важкими моренними суглинками, що свідчить про
водонасиченість; за даними методу РАП на глибині від 15 м до 30 м вздовж
профілю виокремлюється аномалія 3, що відповідає сильно водонасиченому
горизонту і простежується по всій довжині профілю спостережень; за даними
георадарного методу водоносні горизонти виділяються на глибині від 3 до 5 м.
Водоносний горизонт, який встановлений за результатами буріння
свердловини 2462, представлений водонасиченим піском потужністю 1 м та на
глибині 9 м. За результатами комплексування геофізичних методів
водонасичений горизонт виокремлюється такими аномаліями: за даними методу
ВЕЗ на глибині від 6 м до 8 м простежується горизонт з питомим електричним
опором 13 Ом⋅м, представлений важкими моренними суглинками та
водонасичений; за даними методу РАП на глибині від 12 до 18 м вздовж профілю
виокремлено аномалію 3, що відповідає водонасиченому горизонту і
простежується по всій довжині профілю спостережень; за даними георадарного
методу водоносний горизонт прослідковується тільки на глибині 4 м в даній
точці, а самі дослідження обмежені глибиною до 8 м.