Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле
На правах рукописи
Ефремов Владимир Николаевич
НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ
ИЗУЧЕНИЯ МАССИВОВ ПОРОД И ГРУНТОВ КРИОЛИТОЗОНЫ РАДИОИМПЕДАНСНЫМ ЗОНДИРОВАНИЕМ
Специальность 25.00.08 Ц инженерная геология,
мерзлотоведение и грунтоведение
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Якутск 2011
Работа выполнена в Институте мерзлотоведения им. П. И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук.
Научный консультант - доктор технических наук Шестернев Дмитрий Михайлович.
Официальные оппоненты:
доктор технических наук
Гаврильев Рев Иванович,
доктор технических наук
Башкуев Юрий Буддич,
доктор геолого-минералогических наук
Зыков Юрий Дмитриевич.
Ведущая организация Ц Институт нефтегазовой геологии и геофизики
им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук.
Защита диссертации состоится 11 октября 2011 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 003.025.01 при Институте мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН по адресу: 677010, г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета. Копии отзывов для скорой доставки можно отправить на факс: 8-4112-33-44-76 или по электронной почте mpi@ysn.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН.
Автореферат разослан ____ сентября 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат географических наук М.М. Шац
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В массивах пород и грунтах криолитозоны содержание льда и незамерзшей воды, определяющее их физические свойства в пространстве и во времени, находится в динамически равновесном состоянии, параметры которого изменяются, в первом случае - под влиянием естественных изменений природной среды, во втором случае - под техногенным воздействия сооружения на природную среду. Изменение параметров динамического равновесия, а, следовательно, и криогенного состояния, наиболее эффективно регистрируется в натурных условиях электроразведочными методами геофизики.
Нашедшие широкое применение методы электроразведки на постоянном токе имеют некоторые недостатки, сужающие область использования. К основным из них относятся: сложность обеспечения надежного контакта электродов с мерзлыми породами при производстве измерений; экранирование высокольдистым горизонтом подстилающих пород; затруднение локализации исследуемых объектов при изучении изменения строения и свойств грунтов основания в процессе эксплуатации зданий и инженерных сооружений. Высокую степень локализации изучаемых объектов в грунтах криолитозоны имеет метод георадиолокации. Однако и ему присущи следующие недостатки: необходимость резкого отличия изучаемых отложений по электрическим свойствам для надежного получения отраженных сигналов; малая глубинность зондирования при наличии в верхней части разреза проводящих слоев, представляющих собой засоленные грунты либо криопэги.
Между тем в последние десятилетия продолжает развиваться метод, основанный на изучении структуры поля удаленных радиостанций и определении по ней электрического сопротивления пород в пункте наблюдения. Сначала он назывался методом радиокип, затем радиоэлектромагнитным профилированием (РЭМП) или зондированием (РЭМЗ). В последние годы, с развитием метода в России и за рубежом, он получил еще одно название - радиомагнитотеллурический (РМТ). Нами, при изучении данным методом пород и грунтов криолитозоны, применяется термин, характеризующий область частот и измеряемые параметры - радиоимпедансное зондирование (РИЗ).
В отличии от других высокочастотных методов электроразведки радиоимпедансное зондирование при изучении массивов пород и грунтов криолитозоны имеет такие преимущества, как глубинность, достаточная для их изучения при любых параметрах разреза, и возможность применения коротких приемных линий при зондировании высокольдистых отложений, за счет повышенных значений горизонтальной электрической составляющей поля над ними.
В настоящее время, в связи с глобальным изменением климата,
участились случаи деформации зданий и сооружений, построенных на мерзлых грунтах. Поэтому особое внимание придается мониторингу основания сооружений в криолитозоне. Для выявления причин, вызвавших деформации, как правило, используются весьма дорогостоящие горно-проходческие работы, поскольку традиционные геофизические методы в этом случае малоэффективны. Наличие разработанной технологии радиоимпедансного зондирования грунтов основания сооружений позволит сократить расходы и повысить информативность сведений для принятия рациональных решений по выводу зданий и сооружений из аварийных ситуаций. Однако потенциальные возможности применения радиоимпедансного зондирования при изучении массивов пород и грунтов криолитозоны не реализуются из-за отсутствия научного обоснования и разработки эффективной технологии его применения.
Диссертационная работа решает крупную научно-техническую проблему - повышение эффективности геокриологических исследований и предупреждения геотехногенных чрезвычайных ситуаций при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и инженерных сооружений в криолитозоне, для чего в работе предложены научно обоснованные технологические решения применения радиоимпедансного зондирования.
Диссертационная работа выполнена автором в Институте мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН на основе проведенных им исследований по следующим программам и проектам:
1. Государственные научно-исследовательские программы и проекты СО РАН.
1.1. Программа 24.4. Криогенные процессы в естественных и искусственных средах. Методика мониторинга, моделирование и прогноз состояния криосферы.
Проект 24.4.3. Исследование взаимосвязи устойчивости природно-технических систем с кинетикой теплофизических и физико-механических свойств пород криолитозоны. № гос. рег. 0120.0404034 (2005Ц2006 гг.).
1.2. Программа 7.10.2. Состояние, строение и изменения криосферы: криогенез и его воздействие на природные и техногенные геосистемы.
Проект 7.10.2.6. Обеспечение надежности оснований инженерных сооружений в криолитозоне на основе совершенствования современных методов изучения мерзлых толщ (2007Ц2009 гг.).
2. Программы хоздоговорных работ с организациями: ОАО Проекттрансстрой, Москва (2006Ц2007 гг.); ГУП Институт теорети-
ческой и экспериментальной физики, Москва (2008 г.); ООО ЛГ Интернэшнл Якутск (2009 г.).
Объект исследований - массивы горных пород и грунтов криолитозоны Якутии.
Предмет исследований - возможности изучения мерзлых горных пород по частотной зависимости поверхностного импеданса и методические вопросы радиоимпедансного зондирования массивов пород и грунтов криолитозоны.
Цель работы состоит в теоретическом обосновании, экспериментальном подтверждении и разработке технологических решений для эффективного изучения массивов горных пород и грунтов криолитозоны радиоимпедансным зондированием.
Основные задачи исследований:
1. Исследовать влияние строения мерзлых толщ на частотную зависимость поверхностного импеданса численным моделированием и радиоимпедансными зондированиями на характерных объектах криолитозоны.
2. Обобщить результаты изучения геоэлектрического строения мерзлых толщ и дисперсных грунтов Центральной Якутии по результатам радиоимпедансного зондирования.
3. Разработать интерпретационные модели для различных типов строения мерзлых толщ при их изучении в радиоволновом поле и методики для комплексной интерпретации данных радиоимпедансного зондирования.
4. Разработать и опробовать специализированные методики картирования и оценки параметров залегания мерзлых дисперсных грунтов, талых, засоленных, водоносных и высокольдистых отложений.
5. Разработать методику радиоимпедансного мониторинга состояния мерзлых грунтов основания зданий и инженерных сооружений.
Методы исследований, использованные для достижения поставленной цели и решения основных задач, включают: математическое моделирование, натурные экспериментальные исследования на массивах-эталонах пород криолитозоны, метод снятия слоев и метод регуляризации А. Н. Тихонова для интерпретации радиоимпедансного зондирования, математический аппарат геоэлектрики и основ физики распространения земных радиоволн, статистические методы обработки данных, традиционные методы построения геоэлектрических разрезов и карт.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Развитие теоретических основ радиоимпедансного зондирования, применительно к его использованию для изучения массивов горных пород криолитозоны, по результатам численного моделирования
частотной зависимости поверхностного импеданса от параметров залегания основных горизонтов криолитозоны и тонких промежуточных слоев.
2. Массивы горных пород и грунтов криолитозоны, находящиеся в различных геокриологических условиях и обладающие разными параметрами криогенного строения, имеют значительное отличие по величине и по частотной зависимости модуля и аргумента поверхностного импеданса в диапазоне 10Е1000 кГц, наблюдаемое экспериментально в натурных условиях.
3. Предполагаемая численным моделированием и установленная экспериментальными натурными исследованиями дифференцированность частотной зависимости поверхностного импеданса мерзлых дисперсных отложений различного строения позволила разработать интерпретационные модели и методики радиоимпедансного зондирования криолитозоны.
4. Разработанные методики интерпретации данных, основанные на особенностях частотной зависимости радиоволнового поверхностного импеданса криолитозоны, позволяют:
- устанавливать границы массивов мерзлых пород и грунтов по результатам радиоимпедансного профилирования и экспресс-зонди-
рования - в плане, а по результатам частотного радиоимпедансного зондирования - в разрезе;
- определять параметры распространения и залегания талых, водоносных, высокольдистых отложений и подземных льдов.
5. Обоснование использования радиоимпедансного зондирования в комплексе с другими методами для проведения геокриологического мониторинга изменения состояния, строения и свойств мерзлых грунтов основания зданий и сооружений.
Новые научные результаты.
1. В результате многочисленных радиоимпедансных зондирований на территории Центральной Якутии установлено, что талые, водоносные, засоленные отложения и криопэги либо тонкодисперсные отложения с отрицательной температурой, близкой к 0о С, создают эффект наличия тонкого проводящего слоя в геоэлектрическом разрезе мерзлой толщи при измерениях поверхностного импеданса в диапазоне 10Е1000 кГц.
2. Отмечена региональная распространенность нового элемента геоэлектрического строения толщи многолетнемерзлых дисперсных грунтов Центральной Якутии - тонкого проводящего слоя, залегающего глубже в аллювиальных отложениях восточной области региона, чем в делювиальных отложениях западной области.
3. Обоснована возможность приближенного определения типа геоэлектрического разреза мерзлой толщи по частотной зависимости аргумента поверхностного импеданса и разработана методика картирования подземных льдов радиоимпедансным экспресс-зондированием по разности аргументов поверхностного импеданса, измеренных на двух частотах.
4. Разработана модель геоэлектрического строения мерзлых толщ Центральной Якутии для радиоволнового диапазона частот переменного поля с учетом основных типов геоэлектрических разрезов, определенных радиоимпедансным зондированием.
5. По данным радиоимпедансного зондирования установлено влияние сезонных климатических изменений на эффективную продольную проводимость слоя годовых колебаний температуры и разработана методика радиоимпедансного мониторинга состояния мерзлых грунтов основания зданий и инженерных сооружений.
Достоверность научных положений и выводов подтверждена удовлетворительной сходимостью параметров строения массивов горных пород криолитозоны, полученных радиоимпедансным зондированием и бурением скважин, с определением литологического и криогенного строения, глубины сезонного оттаивания на массивах-эталонах характерных участков криолитозоны и по трассе изыскания железнодорожной Амуро-Якутской магистрали. Независимая оценка, выполненная на массивах пород различного литологического состава и генезиса, подтвердила точность метода, определенную ранее при исследованиях на массивах-эталонах.
Практическая ценность.
Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при выполнении следующих договорных научно-исследовательских работ (в скобках указана организация, внедрившая результаты):
- научное инженерно-геокриологическое обеспечение проектно-изыскательских работ по трассе Томмот - Кердем - Нижний Бестях (ОАО Проекттрансстрой, Москва);
- экспериментальное исследование характеристик прохождения ультразвуковых и радиосигналов через многолетнемерзлый грунт (ГУП Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва);
- исследования геотермических условий грунтового основания и разработка рекомендаций по устранению просадки территории Среднеколымской нефтебазы (Среднеколымская нефтебаза);
- исследование гидрогеологических условий района нефтебазы
г. Ленска и разработка рекомендаций по устранению загрязнения нефтепродуктами грунтовых вод и реки Лены. Часть I (Ленская нефтебаза);
- поиск и оконтуривание зоны с повышенным содержанием нефтепродукта в грунте (Якутская нефтебаза);
- поиск и оконтуривание карстовых образований (ОАО Нижнеленское, Якутск);
- оконтуривание таликовой зоны на площадке здания LG в Якутске (ООО ЛГ Интернэшнл Якутск).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены: на Второй, Третьей и Четвертой конференциях геокриологов России (Москва, 2001, 2005, 2011); III Международном симпозиуме Контроль и реабилитация окружающей среды (Томск, 2002); I и II евразийских симпозиумах по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002, 2004); Международной конференции Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения (Пущино, 2003); Международной конференции Криосфера нефтегазоносных провинций (Тюмень, 2004); Международной конференции Приоритетные направления в изучении криосферы Земли (Пущино, 2005); Международной научно-практической конференции Проблемы и перспективы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозоны (Якутск, 2005); Международной конференции Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменений (Тюмень, 2006); Международной конференции Криогенные ресурсы полярных регионов (Салехард, 2007); VII Международном симпозиуме Проблемы инженерного мерзлотоведения (Чита, 2007); Международной конференции Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения (Тюмень, 2008); Международной конференции Ninth International Conference on Permafrost (Фербенкс, Аляска, 2008); Международном симпозиуме Eight International Symposium on Permafrost Engineering (Сиань, Китай, 2009).
Публикации. Материалы, использованные в диссертационной работе, отражены в 54 научных трудах. Основные положения диссертации опубликованы в 34 печатных работах, 10 из которых изданы в рецензируемых журналах и материалах международных конференций, вошедших в список ВАК, включая патент РФ на изобретение
№ 2181918.
ичный вклад автора диссертационной работы. Исследования по теме диссертации выполнены лично автором. Основные научные результаты и научные положения, выносимые на защиту, получены и разработаны лично автором. Вклад соавторов состоит в помощи при получении первичных экспериментальных данных. Обработка, интерпретация и анализ экспериментальных данных проводились автором.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы из
167 наименований, приложений и содержит 369 стр. текста, включая
83 рис. и 18 табл.
В диссертации в основном представлены результаты исследования многолетнемерзлых пород и грунтов Центральной Якутии, выполненных автором в Институте мерзлотоведения СО РАН в течение 2005Ц2010 гг. по научно-исследовательским программам и проектам СО РАН.
Автор глубоко признателен за оказанную поддержку в проведении исследований академику В. П. Ларионову., д.т.н. М. Н. Бердичевскому, д.т.н. А. Д. Фролову., д.т.н. Р. В. Чжану, д.т.н. А. В. Омельяненко и д.т.н. В. В. Лепову.
Автор искренне благодарен за полезные замечания д.т.н. Д. М. Шес-
тернёву, д.г.-м.н. В. В. Шепелёву, к.г.н. М. М. Шацу и за содействие проведению исследований к.г.н. А. Н. Фёдорову и к.т.н. С. А. Великину.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы, определены цели и основные задачи исследований, сформулированы защищаемые научные положения, отображены научная новизна и практическая ценность работы, приведены данные об апробации результатов работы.
В первой главе показана изученность проблемы, изложены естественные и технологические предпосылки, являющиеся основанием для применения радиоимпедансного зондирования при изучении многолетнемерзлых толщ и грунтов. Представлен краткий обзор основных характеристик мерзлых толщ и грунтов, а также применения методов геофизики в криолитозоне. При этом основное внимание уделяется электроразведочным методам.
Как известно, основными параметрами мерзлых дисперсных пород, определяющими их физические свойства, являются плотность, гранулометрический состав, суммарная влажность, воздушная пористость, минерализация порового раствора, а также содержание незамерзшей воды при отрицательных температурах. Основополагающий и значительный вклад в изучение свойств мерзлых дисперсных пород внесли
Н. А. Цытович, З. А. Нерсесова, А. А. Ананян, Э. Д. Ершов, В. Г. Чеверев, И. Н. Вотяков, С. Е. Гречищев и др. Основные закономерности залегания и распространения повторно-жильных льдов отражены в работах П. А. Шумского, Б. И. Втюрина, Б. Н. Достовалова, Н. Н. Романовского, К. Ф. Войтковского, В. В. Куницкого и др. Результаты изучения мерзлых толщ представлены в трудах Е. М. Катасонова, В. А. Кудрявцева, А. И. Попова, С. М. Фотиева, В. Т. Балобаева и др.
Величина отрицательных температур мерзлых пород во многих регионах криолитозоны находится вблизи границы фазового перехода воды в лед. Это дополнительно осложняет их структуру, оставляя значительную часть содержащейся в них воды в незамерзшем состоянии. Последнее обстоятельство определяющим образом влияет на электрические свойства грунтов и на параметры геоэлектрического строения мерзлых толщ.
Изучение электрических свойств мерзлых горных пород широко представлено результатами лабораторных и натурных наблюдений на постоянном токе в работах А. А. Ананяна, Б. Н. Достовалова,
А. Д. Фролова, Ю. Д. Зыкова, В. П. Добровольского, А. Н. Боголюбова, В. С. Якупова. В меньшей степени оно представлено результатами наблюдений на переменном токе. В основном это работы В. А. Боровинского, А. Д. Фролова, Ю. Б. Башкуева, В. В. Гурова, Т. М. Клишес, G. R. Olhoeft, N. Maeno. Из трудов перечисленных авторов известно, что удельное электрическое сопротивление (УЭС) мерзлых горных пород находится в диапазоне 100Е100 000 Ом м. При этом величина УЭС дисперсных мерзлых пород главным образом определяется их гранулометрическим составом, влажностью и минерализацией поровой влаги, как внутренними первичными факторами, и такими внутренними вторичными факторами, зависящими от температуры пород, как содержание и структура распределения льда и незамерзшей воды, криогенная текстура. Относительная диэлектрическая проницаемость мерзлых горных пород в диапазоне частот 10Е1000 кГц изменяется в диапазоне 5Е50 единиц.
Широкое применение при изучении мерзлых толщ и грунтов нашли электроразведочные методы геофизики. В традиционном применении это в большей степени относится к методу сопротивлений на постоянном токе и методу вызванной поляризации на инфра низких частотах переменного тока. Основополагающие работы в этой области выполнены Б. С. Эненштейном, Б. Н. Достоваловым, А.Т. Акимовым, В. С. Якуповым, В. А. Боровинским, А. М. Снегиревым, В. П. Мельниковым, Б. И. Геннадиником. Однако традиционная электроразведка на постоянном токе, применительно к изучению мерзлых грунтов, характеризуется недостаточной локализацией исследуемых объектов, сложностью обеспечения качественных заземлений в холодное время года, высокой себестоимостью и низкой производительностью.
Свободны от перечисленных недостатков методы электроразведки, использующие импульсные и переменные поля. Индукционные методы (ЗМПП, ЗСПБ) позволяют выделить сравнительно проводящие зоны в криогенной толще, как показано в работах Ю. А. Нима и В. В. Стогния. С повышением частоты поля значительной становится и диэлектри-
ческая проницаемость пород, усиливающая возможности разграничения мерзлых и талых пород, выделения водоносных отложений. Особенно это относится к методу георадарной съемки покровных льдов и мерзлых грунтов, получившему развитие в работах М. И. Финкельштейна,
Ю. Я. Мачерета и А. В. Омельяненко.
Из наземных высокочастотных методов электроразведки наиболее рациональным и высокоинформативным является радиомагнитотеллурический (РМТ) метод или радиоимпедансное зондирование. Основу его составляют измерения модуля и аргумента (фазы) поверхностного импеданса на частотах диапазона 10Е1000 кГц в поле удаленных радиостанций. Начало методу было положено на рубеже 50Ц60-х годов прошлого века: в радиоволновом отношении - работами А. Г. Тархова, В. К. Хмелевского и А. Д. Фролова (метод радиокип), а в магнитотеллурическом - трудами J. R. Wait и М. Н. Бердичевского. Метод получил развитие в работах Е. С. Седельникова и С. Г. Гордеева (СДВ-радиокип), А. В. Вешева, В. А. Егорова и М. И. Пертеля (РЭМП, РЭМЗ); Ю. Б. Башкуева и Л. Х. Ангархаевой (радиоимпедансное зондирование). Дальнейшее развитие, как радиоимагнитотеллурический, метод получил в работах B. Tezkan и А. К. Сараева. Результаты измерений радиоволнового поверхностного импеданса в различных районах криолитозоны в основном представлены трудами Б. И. Кореннова, В. О. Папиташвили, Ю. Б. Башкуева, В. П. Мельчинова, В. Н. Захаренко и автора настоящей работы.
В радиоимпедансном зондировании достоинства, присущие в целом высокочастотным методам электроразведки, сочетаются с высокой информативностью данных, точностью и простотой их получения - за счет проведения относительных измерений амплитуд составляющих поля в дальней (волновой) зоне, с повышенной глубинностью зондирования и возможностью повышения локальности измерений - за счет низкой электропроводности мерзлых горных пород.
Во второй главе рассматривается роль соотношения токов проводимости и смещения в формировании частотной зависимости поверхностного импеданса массивов мерзлых горных пород, составляющих мерзлую толщу; приводятся результаты ее численного моделирования для типовых геоэлектрических разрезов криолитозоны.
Из теории плоских волн известно, что параметры среды, на которую из верхнего полупространства падает плоская электромагнитная волна, определяют величину отношения горизонтальных взаимно-перпендикулярных компонент поля и на поверхности раздела. Это отношение, по аналогии с теоретической электротехникой, в геофизике и радиофизике называют поверхностным импедансом
.
Первое уравнение Максвелла для полупроводящих сред
определяет отношение токов проводимости и смещения в среде как
.
Отсюда видно, что соотношение между токами проводимости и смещения присутствует и в известных выражениях для модуля и аргумента (фазы) поверхностного импеданса однородного полупространства:
, .
Численное моделирование частотной зависимости поверхностного импеданса мерзлой толщи, как горизонтально-слоистой среды с плоско-параллельными изотропными по электрическим параметрам слоями (модель Тихонова-Каньяра), проведенное в диапазоне частот 10Е
1000 кГц, показало, что ее характер определяется изменением соотношения токов проводимости и смещения в слоях с понижением частоты и увеличением толщины скин-слоя. Уменьшение отношения токов проводимости и смещения в верхнем слое двухслойной среды сопровождается осцилляцией значений частотной зависимости поверхностного импеданса, имеющей вид затухающих, с повышением частоты и уменьшением степени влияния подстилающего горизонта, гармонических колебаний. Осцилляции имеют значительную амплитуду и ярко выраженный характер в том случае, когда в нижнем слое преобладают токи проводимости, а в верхнем слое - токи смещения.
Характер частотной зависимости модуля и аргумента поверхностного импеданса слоистой мерзлой толщи, представленной горизонтом мерзлых коренных пород (МКП) в основании и перекрывающими горизонтами мерзлых дисперсных отложений (МДО) и сезонноталого слоя (СТС), более нагляден в расширенном диапазоне частот от 0,1 до
100 000 кГц (рис. 1).
Рис. 1. Частотные зависимости модуля и фазы поверхностного импеданса мерзлой толщи - трехслойной зимой (штриховая линия) и четырехслойной летом (сплошная линия).
Мощности горизонтов: СТС - 1 м, МДО - 20 м, МКП - 100 м. Для сравнения пунктирными линиями показаны соответствующие кривые для однородного полупространства с УЭС, характерными для основных горизонтов мерзлой толщи: СТС - 100, МДО - 10 000, МКП - 1000 Ом м.
Для модуля поверхностного импеданса характер частотной зависимости с понижением частоты выражается сначала переходом от высокочастотной асимптоты, положение которой определяется относительной диэлектрической проницаемостью верхнего слоя мерзлых либо талых дисперсных отложений, к среднечастотной асимптотической линии, положение и наклон которой зависят от мощности и проводимости дисперсных отложений. С дальнейшим понижением частоты происходит переход к низкочастотной асимптотической линии, положение и угол наклона которой определяются проводимостью мерзлых коренных пород. Частотная зависимость аргумента поверхностного импеданса характеризует соотношения: на высоких частотах - диэлектрических проницаемостей талых и мерзлых дисперсных отложений; на средних и низких частотах - проводимостей слоев дисперсных отложений, проводимостей мерзлых дисперсных и коренных пород.
По результатам численного моделирования за опорный горизонт в диапазоне частот 10Е1000 кГц приняты мерзлые коренные породы, а вариации частотной зависимости поверхностного импеданса отнесены к изменению параметров дисперсных отложений. Проводимость МКП имеет определяющее значение для величины поверхностного импеданса мерзлой толщи на низких и средних частотах диапазона. С повышением частоты влияние УЭС МКП в области частот 300...500 кГц для и около 1000 кГц для уменьшается.
Наличие горизонта МДО, перекрывающего опорный горизонт МКП, приводит к увеличению модуля и аргумента поверхностного импеданса. Для частот, на которых преобладают токи проводимости, приращение модуля поверхностного импеданса возрастает пропорционально как увеличению мощности МДО , так и росту частоты , образуя тем самым среднечастотную асимптотику. В этом случае приращение модуля импеданса не зависит от изменений удельного электрического сопротивления МДО и МКП, если выполняется условие , и может быть представлено как
. (1)
Приращение фазы поверхностного импеданса, при преобладании токов проводимости, также пропорционально мощности МДО и частоте, но, кроме того, в отличие от модуля импеданса, зависит от изменения соотношения удельных электрических сопротивлений МДО и МКП. При преобладании токов смещения зависимость изменений импеданса от мощности МДО, проводимостей обоих горизонтов и частоты становится нелинейной.
Наличие сезонноталого слоя и увеличение его продольной проводимости уменьшают амплитуду осцилляции частотной зависимости поверхностного импеданса, появляющейся при преобладании токов смещения в МДО. Наличие СТС приводит к уменьшению модуля импеданса, определяемому, при преобладании токов проводимости в МКП, линейной зависимостью от продольной проводимости СТС и УЭС МКП, по формуле:
. (2)
Для области частот, в которых доминируют токи смещения, линейная зависимость определяется в большей степени произведением продольной проводимости СТС на мощность МДО и в меньшей степени отношением удельных электрических сопротивлений МДО и МКП. СТС частично компенсирует влияние слоя МДО с УЭС много большим, чем УЭС МКП, причем по фазе импеданса компенсация происходит на более низких частотах, чем по его модулю. Компенсация по модулю поверхностного импеданса получается полной для частот, на которых в опорном горизонте преобладают токи проводимости, при выполнении условия равенства продольной проводимости СТС отношению мощности МДО к УЭС МКП.
Промежуточный плохопроводящий слой (ППС) в мерзлой толще представлен высокольдистым горизонтом с УЭС много большим, чем УЭС вмещающих их мерзлых дисперсных отложений. Наличие на малой глубине (2 м) плохопроводящего высокольдистого горизонта мощностью 10 м с УЭС=10 000 Ом м приводит: к максимальному увеличению модуля импеданса до 77% зимой на высоких частотах (1000 кГц) и на 29% летом на средних частотах (330 кГц); к максимальному дополнительному сдвигу фазы на 8о зимой на средних частотах и на 4о летом на низких частотах. Влияние неглубокозалегающего плохопроводящего слоя малой мощности более значительно на модуль импеданса, а влияние глубже залегающего плохопроводящего слоя большой мощности значительнее сказывается на фазе импеданса.
Наличие промежуточного тонкого проводящего слоя (ТПС), в зависимости от его проводимости, мощности и глубины залегания, может в значительной степени повлиять на величину поверхностного импеданса криолитозоны во всем рассматриваемом диапазоне частот (рис. 2).
Рис. 2. Частотная зависимость поверхностного импеданса мерзлой толщи с тонким проводящим слоем на различной глубине.
___ - = 1, 2, 19 м; = 100, 1000, 3000, 1000 Ом м; =10.
- - - - = 1, 2, 2, 17 м; = 100, 1000, 2, 3000, 1000 Ом м; =10.
. . . . - = 1, 2, 17, 2 м; = 100, 1000, 3000, 20, 1000 Ом м; =10.
Влияние ТПС наиболее велико на высоких частотах и приводит, в результате значительного различия соотношения токов проводимости и смещения в нем и в перекрывающих его породах, к осцилляции частотной зависимости поверхностного импеданса. В диапазоне частот 10Е1000 кГц проявлениями осцилляции являются повышенная крутизна наклона кривой модуля поверхностного импеданса и повышенные значения его аргумента (фазы). Помимо искажений, вносимых ТПС в частотные кривые импеданса, возможен эффект экранирования нижележащих горизонтов. В этом случае влияние ТПС можно оценивать как влияние подмерзлотного горизонта.
Таким образом, показано развитие теоретических основ радиоимпедансного зондирования применительно к его использованию для изучения массивов горных пород криолитозоны, по результатам численного моделирования частотной зависимости поверхностного импеданса от параметров залегания основных горизонтов криолитозоны и тонких промежуточных слоев (первое защищаемое положение).
В третьей главе обосновывается и подтверждается экспериментально возможность типизации и разграничения многолетнемерзлых массивов и грунтов различного строения и состава по величине и
частотной зависимости модуля и аргумента поверхностного импеданса, эффективному электрическому сопротивлению и глубинности зондирования (толщине скин-слоя).
Региональные работы в Центральной Якутии показали, что различие типов дисперсных отложений и среднегодовых температур в ее восточной и западной областях проявляется в различии данных радиоимпедансного зондирования. В результате статистической обработки отмечено существенное отличие средних и модальных значений модуля и фазы поверхностного импеданса, эффективного электрического сопротивления и толщины скин-слоя, определенных для западной и восточной областей.
Данные описательной статистики и гистограммы эффективных параметров, относящихся к восточной области (рис. 3), показывают, что с понижением частоты растет разнообразие или изменчивость значений всех параметров, что отчасти подтверждается и ростом значений дисперсии фазы и толщины скин-слоя. Отмечаются средние значения фазы поверхностного импеданса 47о и толщины скин-слоя 91 м.
По данным описательной статистики и гистограммам значений параметров, полученных в западной области (рис. 4), тенденция к увеличению изменчивости значений просматривается в меньшей степени и только для толщины скин-слоя в ДВ и СДВ диапазонах, что подтверждается и ростом дисперсии значений толщины скин-слоя с понижением частоты от 171 до 22,3 кГц. В западной области увеличение изменчивости значений модуля и фазы импеданса с понижением частоты не наблюдается. Здесь повышенное среднее значение фазы поверхностного импеданса (61о) и малая средняя толщина скин-слоя (35 м) указывают на наличие тонкого проводящего слоя в мерзлой толще, а также на распространенность этого явления в западной области.
Рис. 3. Распределения значений эффективных параметров поверхностного импеданса мерзлых толщ с преимущественно аллювиальными дисперсными отложениями (по 339 точкам радиоимпедансного зондирования в восточной области).
Рис. 4. Распределения значений эффективных параметров поверхностного импеданса мерзлых толщ с преимущественно делювиальными дисперсными отложениями (по 120 точкам радиоимпедансного зондирования в западной области).
Как показали результаты численного моделирования, по характеру фазовых частотных кривых поверхностного импеданса можно судить о типе геоэлектрического разреза мерзлой толщи. Для того чтобы составить представление о типе ГЭР по данным измерений аргумента импеданса, разработаны критерии оценки фазовых кривых. При этом учитывались форма и положение участков фазовых кривых относительно частотной оси. С использованием разработанных критериев при обработке многочисленных данных радиоимпедансных зондирований в Центральной Якутии получены нижеследующие обобщенные сведения.
- Здесь наиболее распространены четырехслойные геоэлектри-
ческие разрезы типа KH (), представляющие более 40% пунктов зондирования. - Для разрезов типа KH третий слой с пониженным значением УЭС (ТПС) находится в основном на глубине более 20 м в области развития аллювиальных отложений (46% от ГЭР типа KH) и на глубине менее 10 м в области развития делювиальных отложений (45% от ГЭР типа KH).
По результатам интерпретации многочисленных радиоимпедансных зондирований на участках в Центральной Якутии установлено, что эффект наличия тонкого проводящего слоя в многолетнемерзлой толще широко распространен в данном регионе. К тонким проводящим слоям, в первую очередь, относятся засоленные грунты и криопэги, а также надмерзлотные и межмерзлотные водоносные талики. Однако, согласно проведенным исследованиям, по распространенности тонкие проводящие слои более представлены тонкодисперсными глинистыми и суглинистыми отложениями. При малых отрицательных температурах, близких к 0о С, они находятся в талом или пластично-мерзлом состоянии и сохраняют пониженное значение УЭС. Протяженность тонких проводящих слоев, представленных тонкодисперсными глинистыми и суглинистыми отложениями, может быть весьма значительной. Максимальная протяженность такого тонкого проводящего слоя, прослеженная нами по результатам радиоимпедансного зондирования, составила 32 км. Некоторая часть тонких проводящих слоев может быть представлена отложениями аллювиально-болотного и органического происхождения, содержащими значительное количество незамерзшей воды.
Тонкие проводящие слои в многолетнемерзлых грунтах, с учетом факторов, определяющих низкое значение УЭС, по отношению к представляющим их отложениям, разделены на следующие типы: температурно-влажностные (надмерзлотные и межмерзлотные талики, водоносные слои); минерализованные (засоленные отложения и криопэги); температурно-гранулометрические (тонкодисперсные глинистые и суглинистые отложения); органогенные (илы, торф и отложения с растительными остатками). Глубина залегания обнаруженных тонких проводящих слоев, в зависимости от геокриологических и геологических условий, находится в диапазоне от долей и единиц метра - для засоленных отложений, надмерзлотных таликов и криопэгов; до единиц и десятков метров - для тонкодисперсных отложений, а их мощность - от десятых долей до единиц метра. Значение УЭС тонких проводящих слоев находится в пределах от единиц Ом м - для засоленных отложений и криопэгов до десятков Ом м - для таликов и тонкодисперсных отложений.
Наличие в горизонте мерзлых дисперсных отложений сильно-льдистого слоя или подземного льда приводит к дополнительному увеличению его УЭС и модуля поверхностного импеданса. Экспериментальные данные подтверждают наличие линейной зависимости приращения модуля импеданса от мощности слоя с высоким УЭС, отмеченной при численном моделировании. Увеличение мощности льда в грунте от 3 до 9 м приводит к увеличению модуля импеданса от 27 до 73% на СДВ, от 50 до 81% на ДВ и от 50 до 90% на СВ.
В результате экспериментальных исследований, проведенных на суглинистых грунтах ледового комплекса, установлено, что определенное в результате радиоимпедансного экспресс-зондирования электрическое сопротивление нижнего слоя имеет сильную корреляционную связь с величиной естественной влажности мерзлых суглинков и еще более сильную корреляционную связь с их объемным весом. Для сопоставления были взяты значения электрического сопротивления, полученные в результате радиоимпедансного экспресс-зондирования на частотах 549 и 171 кГц, и усредненные по разрезу для пунктов зондирования значения естественной влажности и объемного веса грунта (получены Якутской поисково-съемочной экспедицией в результате анализа проб керна пробуренных скважин). Применение линейной модели при сопоставлении электрического сопротивления нижнего слоя с результатами анализа проб мерзлых суглинков привело к следующему результату:
- для естественной влажности получен коэффициент корреляции 0,79 и коэффициент детерминации 63%;
- для объемного веса получен коэффициент корреляции, превышающий 0,9, и коэффициент детерминации выше 90%;
- высокие показатели корреляционной связи позволили получить уравнения линейной регрессии для оценки данных параметров.
С 2008 г. на экспериментальной открытой площадке в окрестности Якутска производятся еженедельные измерения эффективного сопротивления грунтов радиоимпедансным зондированием, сопровождающиеся измерениями температуры грунтов. Дисперсные грунты на площадке до глубины 30 м представлены песками с массивной криотекстурой, переслаивающимися глиной и суглинками. Глубже залегают алевриты с прослоями песчаника, песка и глины. Температура грунтов измеряется в скважине с помощью термогирлянды на термисторах от устья и до 4 м по глубине с интервалом 0,25 м.
По динамике периодических колебаний температуры грунтов полупериоду охлаждения грунтов соответствует временной отрезок август - февраль и полупериоду их растепления - март - июль (рис. 5, а), а по интенсивным изменениям эффективного сопротивления, соответственно, октябрь - декабрь и март - июнь (рис. 5, б). При этом в полупериоде охлаждения выделяются зоны некоторой стабилизации эффективного сопротивления по завершению промерзания СТС в декабре с последующим возрастанием в январе - феврале. В полупериоде растепления по некоторой стабилизации значений эффективного сопротивления в
июле - октябре, с небольшим трендом на увеличение, выделяется зона, в которой увеличение температуры грунтов не приводит к понижению УЭС. Объясняется это уменьшением глубины зондирования в результате растепления грунтов и соответствующего возрастания вклада подстилающих мерзлых дисперсных отложений, имеющих высокое УЭС.
Рис. 5. Сезонные изменения температуры грунтов на различной глубине (а) и их эффективного сопротивления (б) в период с ноября 2008 до ноября 2010 гг.
Выделение на температурно-временных графиках (рис. 5, а) узловых точек с примерно одинаковой температурой грунтов на разных глубинах позволило предположить, что на ограниченное время, определяемое окрестностью узловых точек, мерзлые грунты на данном пункте представляют собой примерно однородный по температуре, а следовательно, и по электрическому сопротивлению, массив. Взяв результаты измерений эффективного сопротивления в подобные отрезки времени, отмеченные различными температурами грунта, получим температурную зависимость его электрического сопротивления, по которой понижение температуры грунтов от Ц5о до Ц8о С привело к увеличению эффективного сопротивления более чем в 4 раза.
Сезонные изменения средних значений эффективного электрического сопротивления многолетнемерзлых грунтов коррелируют и с изменениями среднегодовых значений температуры воздуха по данным метеонаблюдений в этом же году. Например, на открытой площадке повышению среднегодовой температуры воздуха на 17% соответствует понижение среднего за год эффективного сопротивления грунтов на частоте 171 кГц на 18%, а повышению среднегодовой температуры воздуха на 1% - понижение среднего эффективного сопротивления также на 1%.
Значительные сезонные изменения температуры грунтов происходят на глубине 3 м и более. Эти изменения отмечаются в узком диапазоне температур от 0 до Ц5о С (рис. 5, а). Учитывая, что данный диапазон совпадает с температурной зоной перехода грунтов из талого состояния в мерзлое, следует ожидать значительных изменений их удельного электрического сопротивления и на глубинах, превышающих на первые метры максимальную мощность СТС.
На этом основании представляется необходимым выделить в геоэлектрическом разрезе мерзлой толщи переходный слой многолетнемерзлых дисперсных отложений, отчасти соответствующий понятиям переходного слоя как верхнего слоя вечной мерзлоты, по В. К. Яновскому, и промежуточного слоя сингенетических мерзлых отложений мощностью 1-2 м, по Ю. Л. Шуру. Переходный геоэлектрический слой многолетнемерзлых дисперсных отложений имеет сезонно переменные градиенты изменения температуры и УЭС по глубине, и в этом он соответствует второму слою геоэлектрического разреза мерзлой толщи, по Б.А. Боровинскому. Но, кроме того, переходный геоэлектрический слой имеет сезонно изменяющиеся значения мощности. Залегая ниже СТС, он отличается многолетнемерзлым состоянием и более высокими значениями УЭС. Величина мощности переходного слоя находится в диапазоне 1 - 20 м, а его УЭС - в диапазоне 102 - 105 Ом м. Соответственно значения его продольной проводимости могут находиться в диапазоне от 0,01 до 200 мСм. Например, по результатам радиоимпедансного зондирования на экспериментальной площадке в лесу значение продольной проводимости переходного слоя увеличилось от 0,4 мСм - в мае до
2,5 мСм - в октябре. Переходный многолетнемерзлый слой залегает в верхней части мерзлой толщи. Образуется он в результате продвижения с поверхности в глубину фронтов повышения или понижения температуры грунтов. Изменение продольной проводимости грунтов переходного слоя в период растепления происходит более динамично, чем у сезонноталого слоя, за счет большего изменения его мощности. Например, в период растепления грунта с 11.05.07 по 31.07.07 продольная проводимость СТС увеличилась в 3 раза, а продольная проводимость переходного слоя в 5 раз.
В целом, содержание третьей главы обосновывает и доказывает второе защищаемое положение, утверждающее, что массивы пород и грунтов криолитозоны, находящиеся в различных геокриологи-
ческих условиях и обладающие разными параметрами геокриогенного строения, имеют значительное отличие по величине и частотной зависимости компонент поверхностного импеданса в диапазоне 10Е1000 кГц, наблюдаемое экспериментально в натурных условиях.
В четвертой главе приведены разработанные методики профилирования, экспресс-зондирования и частотного зондирования по измерениям модуля и аргумента поверхностного импеданса в диапазоне частот 10Е1000 кГц на основе выбранных интерпретационных моделей массивов мерзлых пород и отмеченных особенностей частотной зависимости их поверхностного импеданса.
Построение интерпретационных слоистых моделей основано на том, что частотная зависимость поверхностного импеданса мерзлой толщи с тонким проводящим слоем в диапазоне частот 10-3Е106 кГц характеризуется более или менее ярко выраженной осцилляцией значений модуля и аргумента импеданса вокруг соответствующих значений для однородного полупространства с электрическими параметрами одного из слоев. Осцилляции вызваны наложением полей и появляются тогда, когда в одном из контактирующих слоев преобладают токи смещения, а в другом - токи проводимости. Для обнаружения тонкого проводящего слоя либо тонкого плохопроводящего слоя по частотной зависимости поверхностного импеданса за основу приняты осцилляционные двухслойные модели с различной степенью индуктивности.
Слабо-индуктивная двухслойная модель () характеризуется формами частотных зависимостей модуля и аргумента поверхностного импеданса, вызванными преобладанием токов проводимости в верхнем слое с мощностью малой, по сравнению с толщиной скин-слоя, и преобладанием токов смещения в нижнем слое (рис. 6). В природе модель соответствует горизонту многолетнемерзлых дисперсных отложений (МДО) мощностью до сотни метров, имеющему высокое УЭС, перекрытому сезонноталым слоем (СТС) с много меньшим УЭС. Слабо-индуктивная модель приемлема в диапазоне средних и высоких частот (>300 кГц), для которых толщина скин-слоя не превосходит мощности дисперсных отложений.
Рис. 6. Частотные зависимости модуля и аргумента (фазы) поверхностного импеданса.
1 - слабо-индуктивная модель (ρ1 = 50 Ом ⋅ м; h1 = 1 м; ρ2 = 10 000 Ом ⋅ м);
2 - однородное полупространство с ρ = 10 000 Ом ⋅ м;
3 - однородное полупространство с ρ = 50 Ом ⋅ м.
Сильно-индуктивная двухслойная модель () характеризуется формами кривых модуля и аргумента поверхностного импеданса, представляющими собой малоамплитудные вступления с большим периодом, которые затем на высоких частотах переходят в ярко выраженные осцилляции значений вокруг кривых, соответствующих верхнему слою (рис. 7). Модель соответствует наличию под мощной толщей высокоомных МДО гораздо более проводящего подстилающего горизонта. В зависимости от частоты проводящий горизонт может быть представлен одним из следующих. Для низких частот рабочего диапазона - это горизонт мерзлых коренных пород (МКП) с малым УЭС. Для средних и высоких частот - это может быть мощный межмерзлотный талый, водоносный, глинистый, суглинистый или засоленный горизонт в дисперсных отложениях. Сильно-индуктивная модель может применяться во всем диапазоне частот: при мощности верхнего плохопроводящего слоя >20 м на частотах < 300 кГц, а при мощности верхнего слоя <20 м на частотах >300 кГц.
Следующим приближением к распространенным типам реальных мерзлых толщ являются трех-шестислойные модели, в основе которых лежат рассмотренные выше двухслойные осцилляционные модели.
Трехслойная модель включает двухслойную сильно-индуктивную модель с добавлением сверху тонкого проводящего слоя мощностью
0,5 - 2,0 м и УЭС, равным 20 - 100 Ом м. Эта модель представляет основной горизонт МКП, перекрытый горизонтом МДО с сезонноталым поверхностным слоем. Добавление СТС уменьшает амплитуду осцилляций, вызванную доминированием токов разного типа в МДО и МКП (кривые 1 на рис. 8).
Рис. 7. Частотные зависимости модуля и аргумента (фазы) поверхностного импеданса:
1 Ц сильно-индуктивная модель (ρ1 = 10 000 Ом ⋅ м; h1 = 1 м; ρ2 = 50 Ом ⋅ м);
2 - однородное полупространство с ρ = 10 000 Ом ⋅ м;
3 - однородное полупространство с ρ = 50 Ом ⋅ м.
Рис. 8. Частотные зависимости модуля и аргумента поверхностного импеданса:
1 - трехслойная модель, 2 - четырехслойная, 3 - пятислойная, 4 - шестислойная модель.
Четырехслойная модель соответствует мерзлой толще, в подошву рыхлых отложений которой внедрен тонкий проводящий слой (ТПС). В данном случае ТПС может быть представлен криогенной корой выветривания либо тонкодисперсными отложениями. Внедрение ТПС приводит к увеличению амплитуды осцилляций модуля и аргумента поверхностного импеданса (кривые 2 на рис. 8).
Пятислойная модель образуется внедрением ТПС в МДО трехслойной модели. Это соответствует наличию тонкодисперсных отложений, водоносного слоя или криопэга в МДО. Внедрение проводящего слоя на глубине меньшей, чем та, на которой находится горизонт МКП, приводит к значительному увеличению амплитуды и периода осцилляций модуля и аргумента поверхностного импеданса на средних частотах (кривые 3 на рис. 8).
Шестислойная модель представляет мерзлую толщу с МДО, содержащими двухъярусные ТПС (талики, криопэги). Для нее характерно сложение осцилляций, приводящее к существенным фазовым сдвигам в диапазоне низких и средних частот (кривые 4 на рис. 8).
Для изучения массивов пород и грунтов криолитозоны по измерениям радиоволнового поверхностного импеданса предлагается комплексная интерпретация данных радиоимпедансного профилирования (РИП), радиоимпедансного экспресс-зондирования (РИЭЗ) и частотного радиоимпедансного зондирования (РИЗ).
Особенностью радиоимпедансного профилирования на многолетнемерзлых грунтах является возможность экспресс-оценки эффективного УЭС горизонта мерзлых дисперсных отложений по модулю поверхностного импеданса. В экспресс-оценке применяется метод снятия расчетным путем слоев, перекрывающих и подстилающих исследуемый горизонт. Для данных измерений, полученных в теплое время года, снятие слоев производится в следующей последовательности: сначала устраняется влияние на величину импеданса сезонноталого слоя, затем влияние мерзлых скальных пород с использованием зависимостей, приведенных во второй главе. По полученной величине импеданса мерзлых рыхлых отложений определяется их эффективное электрическое сопротивление. Устранение влияния изменений проводимости СТС и МСП значительно облегчает выделение аномалий электрического сопротивления МДО, вызванных наличием проводящих либо плохо проводящих неоднородностей.
В радиоимпедансном профилировании измерениями на одной
частоте регистрируется изменение по профилю следующих параметров: эффективное (кажущееся) сопротивление; эффективная толщина скин-слоя; эффективный электромагнитный параметр; эффективное электромагнитное сопротивление. Последний параметр - эффективное электромагнитное сопротивление используется с учетом низкой проводимости мерзлых пород и представляет собой произведение обратных величин проводимости и диэлектрической проницаемости на частоте, для которой существенно влияние токов смещения. Электромагнитное сопротивление можно представить как отношение эффективного сопротивления к эффективной диэлектрической проницаемости
. (3)
Для оперативного получения приближенных оценок разреза толщи многолетнемерзлых грунтов предлагается радиоимпедансное экспресс-зондирование (РИЭЗ) в двух реализациях: по модулю импеданса - РИЭЗ (М) и по его фазе - РИЭЗ (Ф).
В РИЭЗ (М) по данным измерений модуля импеданса на двух частотах с использованием сильно-индуктивной двухслойной модели рассчитываются УЭС нижнего слоя и глубина его залегания по следующим формулам:
; (4)
, (5)
где Ц высокая частота, кГц; - низкая частота, кГц; - разность частот и ; и - модули приведенного поверхностного импеданса, измеренные на частотах и ; - разность значений , измеренных на двух частотах. Приведенные формулы позволяют автоматизировать приближенную интерпретацию данных РИЭЗ (М) и получить результат в режиме реального времени.
В РИЭЗ (Ф) используются данные измерений аргумента (фазы) поверхностного импеданса на двух частотах. В результате радиоимпедансных зондирований на ледовом комплексе установлено, что увеличение льдистости отложений приводит к значительному изменению разности фаз импедансов, измеренных на высокой и низкой частотах. Разность фаз увеличивается с появлением подземного льда и почти линейно растет с увеличением его мощности. Эта особенность послужила основой для упрощенной интерпретации данных фазовых измерений поверхностного импеданса. Подобная интерпретация фазовых данных позволяет провести экспресс-определение типа геоэлектрического разреза на пункте и выделить расположение льдистых зон и повторно-жильных льдов.
Для интерпретации данных частотного радиоимпедансного зондирования (РИЗ) массивов мерзлых пород и грунтов предлагается следующая методика. Сначала данные измерений модуля и фазы поверхностного импеданса обрабатываются по экспресс-методикам. Тем самым приближенно определяются по модулю - эффективное УЭС МРО, наличие ТПС, УЭС и глубина залегания проводящего слоя, а по фазе - тип геоэлектрического разреза. Затем с учетом априорных сведений производится совместная интерпретация частотных зависимостей модуля и аргумента поверхностного импеданса по измерениям на всех уверенно принимавшихся частотах. Совместная интерпретация частотных зависимостей модуля и аргумента поверхностного импеданса по измеренным данным производится в диалоговом режиме на компьютере с помощью пакета прикладных программ Импеданс, разработанного Л. Х. Ангархаевой в БН - СО РАН. Для применения пакета предлагается методика, использующая рекуррентный принцип и включающая три этапа. На первом этапе интерпретация в первом приближении проводится по выбранному, с учетом результатов РИЭЗ и априорных сведений, гипотетическому разрезу, начиная с двухслойных
моделей. При этом определяются мощность и УЭС верхнего слоя.
На втором и третьем этапах производится уточнение восстанавливаемого разреза добавлением тонких проводящих и плохопроводящих
слоев с использованием трех-шестислойных интерпретационных
моделей.
Таким образом, предполагаемая численным моделированием и установленная экспериментальными натурными исследованиями дифференцированность частотной зависимости поверхностного импеданса мерзлых дисперсных отложений различного строения позволила разработать интерпретационные модели и методики радиоимпедансного зондирования криолитозоны (третье защищаемое положение).
В пятой главе показаны разработанные специализированные методики для решения ряда основных задач геофизической съемки в криолитозоне с оценкой параметров залегания элементов массива пород.
Обнаружение и оконтуривание талых и засоленных зон включает их поиск радиоимпедансным профилированием по исследуемой площади, последующим РИЭЗ (М) с ориентировочной оценкой их мощности (глубины залегания) и окончательным РИЗ с восстановлением геоэлектрических разрезов по профилям. На основе полученной серии пересекающих исследуемую площадь геоэлектрических разрезов с результатами РИЗ по профилям (рис. 9) с помощью компьютерной интерполяции по изменению УЭС определяется распространение талых и засоленных зон по площадным срезам на различной глубине (рис. 10) или в объеме (3-D формат).
Из совместного рассмотрения распределения УЭС по площади на различных глубинах (рис. 10) можно заметить, что надмерзлотные талики с погружением по глубине до 6 м заметно уменьшаются по площади. С дальнейшим погружением до 9 м проявляется значительный межмерзлотный талик в углу площадки.
Для радиоимпедансного зондирования на стадии рабочих чертежей рекомендуется использовать незаземленную (емкостную) симметричную приемную линию минимальных размеров (длина плеча 5 м) и методику площадного экспресс-зондирования. Точки зондирования рекомендуется располагать равномерно по сетке 5 х 5 м, ориентируя приемную линию по пеленгу.
Рис. 9. Вертикальный геоэлектрический разрез, полученный в результате радиоимпедансных зондирований по профилю 21-15 на строительной площадке проектируемого здания филиала компании LG в Якутске.
Рис. 10. Горизонтальные срезы распределения УЭС грунта в плане на различной глубине.
Талым грунтам соответствует УЭС меньше 100 Ом м.
При радиоимпедансных зондированиях на эксплуатационной стадии рекомендуется использовать емкостную приемную линию минимального размера для измерений вблизи (по периметру) зданий и инженерных сооружений. При измерениях под зданиями или инженерными сооружениями на свайном фундаменте в качестве несимметричной емкостной приемной линии, вводящейся снаружи, предлагается использовать изолированную стальную ленту. Магнитная (рамочная) антенна при этом помещается в начале приемной линии, т.е. снаружи объекта.
Обнаружение и оконтуривание водоносных горизонтов состоит из проведения на первом этапе РИЭЗ (М) с приближенной оценкой глубины их залегания, на втором - РИЗ по профилям, секущим исследуемую площадь с уточнением глубины залегания, а на третьем - определение распространения оцениваемых параметров по площади. В задачу первого этапа решения поставленной задачи входит обнаружение водоносного горизонта и приближенная оценка глубины его залегания, в задачу второго этапа - определение геоэлектрического строения территории на основе построения геоэлектрических разрезов (ГЭР). Прослеживание изменения параметров ГЭР по площади на третьем этапе позволяет: оконтурить по площади сплошные и прерывистые мерзлые зоны; определить глубину залегания промежуточной талой или водоносной зоны; определить УЭС мерзлого чехла и промежуточной талой или водоносной зоны; оценить потенциальную водообильность.
Картирование сильнольдистых грунтов и повторно-жильных льдов производится в результате проведения РИЭЗ (Ф) по исследуемой площади с минимальными размерами линии приема горизонтальной электрической составляющей поля. Компьютерная интерполяция позволяет оперативно получить карту распространения сильнольдистых грунтов и повторно-жильных льдов (рис. 11).
Рис. 11. Карта расположения ледогрунтов и повторно-жильных льдов в плане по результатам площадного РИЭЗ (Ф) на участке ледового комплекса (693 км АЯМ).
В дальнейшем для оценки глубины залегания и мощности льдистых образований и ледяных тел используется четырехслойная интерпретационная модель. Модель представлена следующими горизонтами: сезонноталый слой; мерзлые дисперсные отложения, высокольдистые отложения; подстилающие мерзлые дисперсные отложения и коренные породы. Результаты интерпретации данных радиоимпедансного зондирования на ледовом комплексе с использованием четырехслойной интерпретационной модели хорошо согласуются с разрезом по скважинам, пробуренным в тех же пунктах.
Картирование четвертичных отложений и геоморфологических уровней с помощью радиоимпедансных зондирований (РИЗ) основывается на значительном различии эффективных сопротивлений и геоэлектрических разрезов для определенных типов, возрастов и литологических составов отложений. Значительное различие по эффективному сопротивлению для различных типов многолетнемерзлых грунтов было обнаружено по проектируемой трассе АЯМ на стыке двух геоморфологических уровней - Абалахской равнины и Тюнгюлюнской террасы (рис. 12). Существующее различие по электрическому сопротивлению позволяет эффективно картировать и разграничивать подобные грунты и геоморфологические уровни.
Суглинки и супеси, перекрытые песками | Пески | Прослои суглинков и супесей |
Абалахская равнина | Тюнгюлюнская терраса | |
Рис. 12. Изменение эффективных сопротивлений на частотах 171 и 549 кГц по профилю для разных типов многолетнемерзлых грунтов.
Распространение определенных типов грунтов приведено по данным бурения.
Обнаружение и оконтуривание зон углеводородного загрязнения в мерзлых грунтах начинается с выполнения РИП с измерением эффективных значений сопротивления и диэлектрической проницаемости по площади исследуемого объекта. Затем следует проведение РИЭЗ (М) и РИЗ с анализом полученных данных о геоэлектрических разрезах и просмотр изменения глубины залегания и мощности выделяемых зон. По высоким значениям УЭС выделяются зоны грунта, загрязненные углеводородами в недавнее время, а по низким значениям УЭС - зоны мерзлого грунта, преобразованного углеводородами с течением времени, и талые зоны, по которым возможна фильтрация грунтовых вод. Поскольку образование скоплений нефтепродукта в ловушках возможно на участках затрудненной фильтрации подземных вод, то при анализе принимаются во внимание данные интерпретации о геоэлектрических разрезах, соответствующих наличию криогенных водоупоров и возможности наличия барражного эффекта. Далее перспективные на скопление нефтепродуктов участки тестируются на соответствие данным определений диэлектрической проницаемости и электрического сопротивления. Последующая компьютерная интерполяция позволяет определить распределение по площади объекта значений глубины проникновения углеводородного загрязнения, конфигурацию мерзлотных водоупоров и пути фильтрации грунтовых вод, транспортирующих углеводородное загрязнение к близлежащим водоемам.
В главе показано, что разработанные методики интерпретации данных, основанные на особенностях частотной зависимости радиоволнового поверхностного импеданса криолитозоны, позволяют:
Ц устанавливать границы массивов мерзлых пород и грунтов по результатам радиоимпедансного профилирования и экспресс-зондирования Ц в плане, а по результатам частотного радиоимпедансного зондирования Ц в разрезе;
Ц определять параметры распространения и залегания талых, водоносных, высокольдистых отложений и подземных льдов (четвертое защищаемое положение).
В шестой главе рассматриваются разработанные методики мониторинга состояния массивов мерзлых пород и грунтов криолитозоны радиоимпедансным зондированием. Радиоимпедансный мониторинг предлагается осуществить приближенно экспресс-зондированием либо более точно частотным зондированием.
Радиоимпедансный мониторинг экспресс-зондированием (РИМЭЗ) позволяет проводить мониторинг фильтрации подземных вод через отсыпку инженерных сооружений, таких как дамба или земляное полотно железной дороги в криолитозоне. Мониторинг позволяет по наличию проводящего слоя обнаружить появление зон фильтрации и оценить глубину их залегания.
Для мониторинга изменений, происходящих в сильнольдистых образованиях под техногенным и климатическим воздействием, в период строительства и эксплуатации сооружений предлагается заглубление приемной линии импедансметра вблизи сооружения или под ним. Это позволяет получить данные для мониторинга состояния грунтов основания и после строительства инженерного сооружения или здания, сохранив местоположение приемной линии и условия емкостного контакта с грунтом.
Изменения модуля поверхностного импеданса показывают лишь уменьшение эффективного электрического сопротивления грунта при оттаивании какой-либо части грунта, в пределах толщины скин-слоя, и его увеличение при промерзании. Изменения фазы поверхностного импеданса показывают изменения типа геоэлектрического разреза и могут служить индикатором образования талого слоя в многолетнемерзлом грунте. Поэтому для оперативного мониторинга мерзлотного состояния грунтов необходимо использовать прослеживание изменений фазы поверхностного импеданса.
Изменения фазы импеданса на различных частотах предлагается проследить по разности значений фазы поверхностного импеданса, измеренных на высокой и низкой частотах. Этот параметр чутко реагирует на изменение мощности сезонноталого слоя, а также на образование талых зон в мерзлом грунте.
Мониторинг радиоимпедансным зондированием (РИМЗ) позволяет проследить и количественно оценить развитие таких процессов в многолетнемерзлом дисперсном грунте, как образование и изменение размеров талых зон и зон фильтрации, изменение плотности и льдистости отложений, изменение температуры отложений. Два последних процесса прослеживаются с учетом лабораторного анализа керна и данных температурных измерений по опорным скважинам. С помощью РИМЗ развитие процессов, являющихся предметом мониторинга, может быть прослежено не только по площади, но и по глубине. Таким образом, результат может быть представлен в трехмерном варианте.
Для оперативного мониторинга по площади изменения талых зон рекомендуется использовать методику картирования по эффективному сопротивлению, а изменения льдистости грунтов - по разности фаз импедансов в СВ и ДВ(СДВ) диапазонах радиоволн.
Для мониторинга с получением количественных оценок состояния грунта рекомендуется использовать методику интерпретации радиоимпедансного зондирования сильнольдистых грунтов с определением мощности и УЭС сильнольдистого образования, с последующей оценкой плотности, естественной влажности и объемной льдистости грунта по уравнениям регрессии, полученным на основе использования данных лабораторного анализа проб грунта.
Таким образом, предложено обоснование использования радиоимпедансного зондирования в комплексе с другими методами, для проведения геокриологического мониторинга изменения состояния, строения и свойств мерзлых грунтов основания зданий и сооружений, являющееся пятым защищаемым положением.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты проведенных работ позволили разработать технологию исследования массивов многолетнемерзлых пород и грунтов измерениями поверхностного импеданса в радиоволновом диапазоне, включающую интерпретационные модели, методики получения, обработки и интерпретации данных профилирования и зондирования.
Основные результаты, полученные в итоге исследований, выполненных в Центральной Якутии, сводятся к следующему:
1. Частотная зависимость поверхностного импеданса мерзлых толщ здесь во многом определяется наличием в мерзлой толще промежуточных тонких проводящих и плохопроводящих слоев, значительно отличающихся по проводимости от вмещающих пород основной толщи и существенно изменяющих соотношение токов проводимости и смещения в рабочем диапазоне частот 10Е1000 кГц.
2. Тонкие проводящие слои (=0,1-50 Ом м; h=0,1-5 м) представлены в мерзлой толще талыми, водоносными, засоленными отложениями, криопэгами и эпикриогенными тонкодисперсными отложениями с малой отрицательной температурой. Степень влияния подобных тонких проводящих слоев на частотную зависимость модуля и аргумента поверхностного импеданса определяется величиной их продольной проводимости.
3. Тонкие плохопроводящие слои (=5000-100000 Ом м;
h=1-10 м) представлены сильнольдистыми и очень сильнольдистыми грунтами (грунтами ледового комплекса), относящимися к синкриогенным тонкодисперсным отложениям. Степень их влияния определяется поперечным сопротивлением слоя.
4. Поверхностный импеданс мерзлых толщ во многом определяется строением и электрическими свойствами дисперсных отложений. В зависимости от геологического и геокриологического строения мерзлых дисперсных грунтов, оттаивания или промерзания деятельного слоя для них наблюдается весь спектр электромагнитных соотношений - от преобладания токов проводимости до преобладания токов смещения.
5. В зависимости от соотношения токов проводимости и смещения частотные кривые модуля и аргумента достаточно дифференцированы для основных типов геоэлектрических разрезов мерзлых толщ и отражают наличие в них как проводящих талых, так и плохопроводящих высокольдистых зон.
6. В Центральной Якутии, где максимальная глубина радиоимпедансного зондирования в большей части не превышает мощности мерзлой толщи, наиболее распространены четырехслойные геоэлектрические разрезы типа KH (), представляющие более 40% пунктов зондирования.
7. Региональное распространение здесь имеет эффект наличия в мерзлых дисперсных отложениях тонкого проводящего слоя, залегающего глубже в аллювиальных отложениях и ближе к поверхности - в делювиальных.
8. Сезонные вариации поверхностного импеданса мерзлых толщ отражают изменение продольной проводимости слоя годовых колебаний температуры в целом.
9. В геоэлектрическом разрезе мерзлых толщ по сезонно изменяющейся продольной проводимости выделяется переходный многолетнемерзлый слой дисперсных отложений. Для песчанистых грунтов сезонные изменения продольной проводимости данного слоя более значительны, чем изменения продольной проводимости сезонноталого слоя.
10. Разработанные методики радиоимпедансного профилирования и радиоимпедансного экспресс-зондирования позволяют картировать следующие объекты в мерзлых дисперсных отложениях: талые, обводненные и засоленные зоны, криопэги; высокольдистые горизонты; повторно-жильные льды; типы мерзлых грунтов и границы распространения мерзлых дисперсных грунтов определенного геоморфологического уровня.
11. Разработанная методика комплексной интерпретации данных радиоимпедансного зондирования позволяет определить следующие параметры элементов строения мерзлых толщ: глубина залегания и мощность таликов, водоносных и водонасыщенных горизонтов, засоленных отложений и криопэгов; глубина залегания кровли многолетней мерзлоты; мощность мерзлых дисперсных отложений; мощность мерзлой толщи на отдельных участках; глубина залегания и мощность высокольдистых отложений и подземных льдов; параметры залегания мерзлых разнотипных грунтов. В этом качестве радиоимпедансное зондирование может использоваться как метод исследования мерзлых толщ при геокриологической съемке.
12. Разработанная методика радиоимпедансного мониторинга позволяет контролировать состояние мерзлых грунтов в основании зданий и инженерных сооружений.
Совокупность полученных результатов в диссертационной работе позволяет их квалифицировать как решение крупной научно-технической проблемы научного обоснования и разработки технологии изучения массивов пород и грунтов криолитозоны радиоимпедансным зондированием, обеспечивающее повышение эффективности инженерно-геокриологических исследований и предупреждение геотехногенных чрезвычайных ситуаций при строительстве и эксплуатации зданий и инженерных сооружений в криолитозоне.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Ефремов В.Н., Дедюкина Н.Д., Шасткевич Ю.Г. Толщина активной части подстилающей мерзлой толщи в СДВ-ДВ диапазонах. Распространение радиоволн километрового диапазона / Под ред. М.И. Белоглазова. - Апатиты, 1987. - С. 82Ц84.
2. Ефремов В.Н. Определение параметров подстилающей среды в высоких широтах на основе импедансных измерений // Распространение километровых и более длинных радиоволн: Тезисы докладов. - Омск, 1990.
3. Ефремов В.Н. О влиянии тонких водонасыщенных слоев в мерзлой толще на локальный поверхностный импеданс // XVI Всесоюзная конференция по распространению радиоволн: Тезисы докладов. - Харьков, 1990. - Ч.1. - С. 297Ц298.
4. Ефремов В.Н. Опыт картирования неоднородностей в горных породах радиоволновыми методами на Куранахском рудном поле // Ресурсосберегающие технологии при открытой отработке полезных ископаемых Севера. - Якутск, 1990. - С. 73Ц75.
5. Ефремов В.Н., Дедюкина Н.Д. Возможности метода поверхностного импеданса для изучения мерзлых горных пород в массиве // Ресурсосберегающие технологии при открытой отработке полезных ископаемых Севера. - Якутск, 1990. - С. 73Ц75.
6. Ефремов В.Н. Поверхностный импеданс криолитозоны на радиочастотах // Геофизические исследования в Якутии. - Якутск: Изд-во Якутского госуниверситета, 1995. - С. 70Ц80.
7. Ефремов В.Н., Пуц В.М., Федоров А.А. Площадное радиоимпедансное экспресс-зондирование таликов и криопэгов // Материалы Второй конференции геокриологов России. Том 3. Региональная и историческая геокриология. - М.: Изд-во Московского госуниверситета, 2001. - С. 115Ц120.
8. Ефремов В.Н., Дедюкина Н.Д. Поиск тонких проводящих слоев в многолетнемерзлых грунтах для выполнения заземлений // Труды I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. - Якутск, 2002. - Часть IV. - С. 200Ц205.
9. Ефремов В.Н., Федоров А.А. Возможности площадного контроля засоленности многолетнемерзлых грунтов радиоимпедансным зондированием //
III Международный симпозиум Контроль и реабилитация окружающей среды: Материалы докладов. - Томск, 2002. - С. 102Ц103.
10. Ефремов В.Н., Кобылин В.П. Патент Российской Федерации на изобретение № 2181918. Способ выполнения заземления в многолетнемерзлых грунтах // Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. Ц М.: ФИПС, 2002. Ц № 12, ч. II. Ц С. 325.
11. Ефремов В.Н. Электрические характеристики грунтов Центральной Якутии в поле радиоволн // Итоги геокриологических исследований в Якутии в ХХ веке. Перспективы дальнейшего развития / Под ред. В.В. Шепелёва. - Якутск, 2003. - С. 150Ц167.
12. Ефремов В.Н. Некоторые результаты радиоимпедансных зондирований грунтов Центральной Якутии // Материалы международной конференции Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения (Пущино, 26-28 мая 2003 г.). - М.: ЗАО ОЛИТА, 2003. - С. 212Ц213.
13. Ефремов В.Н., Пермяков П.П., Старостин Ю.С. Ненарушающий площадной контроль, мониторинг и прогноз динамики засоления и рассоления многолетнемерзлых грунтов // Материалы международной конференции Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения (Пущино, 26-28 мая 2003 г.). - М.: ЗАО ОЛИТА, 2003. - С. 108Ц109.
14. Ефремов В.Н. Возможности использования особенностей геоэлектри-
ческого строения мерзлых грунтов для рационального выполнения заземлений // Труды II Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. Часть II. Проблемы развития энергетики, транспорта энергоресурсов и нефтегазового комплекса холодных регионов. - Якутск, 2004. - С. 175Ц178.
15. Ефремов В.Н. Мониторинг мощности деятельного слоя радиоимпедансным зондированием // Международная конференция Приоритетные направления в изучении криосферы Земли: Тезисы. 25-28 мая 2005 г. - Пущино, 2005. - С. 134Ц135.
16. Ефремов В.Н. Результаты радиоимпедансного зондирования мерзлых земных покровов в аспекте возможностей применения для мерзлотных исследований // Материалы Третьей конференции геокриологов России. МГУ
им. М.В. Ломоносова, 1-3 июня 2005 г. - М.: Изд-во Московского университета, 2005. - Том 3. - С. 305Ц312.
17. Ефремов В.Н., Дедюкина Н.Д. Поиск и оконтуривание зон углеводородного загрязнения мерзлых грунтов // Криосфера Земли. Ц 2005. Ц Т. IX, № 1. Ц С. 42Ц48.
18. Ефремов В.Н., Дедюкина Н.Д. Исследование и контроль параметров многолетнемерзлого грунта радиоимпедансным зондированием // Проблемы и перспективы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозоны: Труды Международной научно-практической конференции
(г. Якутск, 14-17 июля 2005 г.). - Якутск, 2005. - Т. 2. - С. 31Ц37.
19. Ефремов В.Н. Раздел 3.2.7. Применение метода радиоимпедансного зондирования для изучения изменений грунтовых условий на участках вырубки леса // Спасская падь: комплексные исследования мерзлотных ландшафтов / Под ред. М.К. Гавриловой, П.Я. Константинова, М.М. Шаца. - Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2006. Ц С. 117Ц123.
20. Ефремов В.Н. О возможности использования тонких проводящих слоев в многолетнемерзлом грунте для рационального выполнения заземлений // Электрические станции. - 2006. - № 1. - С. 62Ц64.
21. Ефремов В.Н. Исследование грунтов ледового комплекса при изысканиях трасс и инженерно-геокриологическом мониторинге основания линейных сооружений радиоимпедансным зондированием // Материалы международной конференции Теория и практика оценки состояния криосферы земли и прогноз ее изменений. - Тюмень, 2006. - Том II. - С. 96Ц99.
22. Ефремов В.Н. Радиоимпедансное зондирование мерзлых земных покровов // Наука и образование. Ц 2006. Ц Т. 44, № 4. Ц С. 83Ц88.
23. Ефремов В.Н. О приближенной оценке основных физических свойств мерзлого грунта в режиме реального времени при радиоимпедансном экспресс-зондировании // Материалы международной конференции Криогенные ресурсы полярных регионов. - Салехард, 2007. - Том II. - С. 311Ц313.
24. Ефремов В.Н. Оперативная оценка объемной льдистости мерзлого грунта радиоимпедансным экспресс-зондированием // Материалы VII Международного симпозиума Проблемы инженерного мерзлотоведения. - Чита, 2007. -
С. 195Ц200.
25. Ефремов В.Н. Теоретические и экспериментальные аспекты интерпретации результатов радиоимпедансного зондирования мерзлых толщ // Наука и образование. Ц 2007. Ц № 4 (48). Ц С. 97Ц103.
26. Ефремов В.Н. Радиоволновой мониторинг сезонного протаивания и промерзания деятельного слоя многолетнемерзлого грунта // Матер. междунар. конференции Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения. - Тюмень, 2008. - С. 179Ц182.
27. Ефремов В.Н. Некоторые результаты исследования поверхностного импеданса мерзлых толщ в радиоволновом диапазоне // Наука и образование. Ц 2008. Ц № 4 (52). Ц С. 68Ц72.
28. Efremov V.N. 2008. Seasonal Variations of Sureface Radiowave Impedance of Frozen Ground. Proceedings of the Ninth International Conference on Permafrost 1, Alaska, Fairbanks 2: 409-414.
29. Vladimir N. Efremov. 2009. Mapping and Monitoring the Condition of Ice-rich Frozen Ground by Radiowave Impedance Sounding. Proceedings of the Eight International Symposium on Permafrost Engineering, China, Xian. 331Ц334.
30. Vladimir N. Efremov, Rudolf V. Zhang. 2009. Monitoring of Frozen Fundation Soils by Surface Radiowave Impedance Measurements. Proceedings of the Eight International Symposium on Permafrost Engineering, China, Xian. 304Ц306.
31. Ефремов В.Н. Картирование и мониторинг состояния сильно-
ьдистых грунтов радиоимпедансным зондированием // Наука и образование. Ц 2009. Ц № 4 (56). Ц С. 81Ц85.
32. Ефремов В.Н., Невольских С.Г., Евсеев Б.А., Колеватов А.С. Комплексное применение геофизических методов для картирования сильнольдистых грунтов и повторно-жильных льдов // Инженерные изыскания. - 2009. - № 11. - С. 52Ц55.
33. Ефремов В.Н. Температурная зависимость сезонных изменений электрического сопротивления многолетнемерзлых грунтов // Наука и образование. Ц 2011. Ц № 1 (61). Ц С. 50Ц54.
34. Ефремов В.Н. Температурная зависимость сезонных изменений электрического сопротивления многолетнемерзлого грунта // Материалы Четвертой конференции геокриологов России. МГУ им. М.В. Ломоносова, 7-9 июня 2011 г. Ц М.: Университетская книга, 2011. - Том 1. - С. 188Ц191.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле