Инженерная геофизика — направление разведочной(прикладной) геофизики , изучающее геолого-геофизическое строение и физические свойства верхней части геологического разреза в связи с хозяйственной деятельностью человека . Методика инженерной геофизики включает в себя наземные методы, скважинные и лабораторные исследования. Инженерная геофизика отличается высокой мобильностью, значительным объёмом получаемой информации, объективностью результатов измерения и относительно низкой стоимостью работ. Одним из основных недостатков геофизических методов является неоднозначность получаемых результатов . Поэтому комплексирование методов , позволяющее полностью или частично решить данную проблему, является важнейшей частью инженерно-геофизических исследований.

Основный принцип разведочной геофизики - измерение наведённого или естественного поля , создаваемого физически-неоднородными (аномалиеобразующими) геологическими телами, представляющий поисковый интерес.

Решаемые геологические задачи

При помощи геофизики решаются следующие задачи инженерной геологии и смежных наук :

1. Прослеживание кровли скального основания, перекрытого дисперсными грунтами.
2. Определения уровня грунтовых вод и неглубоко залегающих водоносных горизонтов.
3. Литологическое расчленение верхней части разреза, прослеживание геолого-геофизических границ .
4. Поиск скрытых подземных пустот — пещер, карстовых полостей , труб, туннелей, коммуникаций, подвальных помещений, склепов и т.д.
5. Изучение оползневых склонов , выделение зеркал скольжения.
6. Нахождение физических свойств грунтов в естественном залегании.
7. Сейсмическое микрорайонирование(СМР).
8. Прослеживание кровли многолетнемёрзлых пород.
9. Изучение состояния строительных конструкций и коммуникаций — фундаментов , свай , металлических трубопроводов

Разделы

Инженерная электроразведка — базируется на использовании постоянных и переменных электромагнитных полей , как искусственно созданных, так и естественных. Применяется для уточнения геологического строения, картирования мёрзлых и скальных грунтов , определения водно-физических свойств, прослеживания водоносных горизонтов , поиска и определения состояния — кабеля, труб и т.д; установления агрессивного влияния геологической среды на коммуникации.

Инженерная сейсморазведка —

История

Еще до появления разведочной геофизики , в 90-х годах XIX века. французские гидрогеологи обосновали возможности термометрии как метода сопровождения каптажных работ на минеральные воды .

20-е — 30-е годы XX века

Для решения инженерно-геологических задач геофизические методы начали применять в конце 1920-х годов в США, Франции и СССР. В СССР первые работы методами инженерной геофизики были проведены в 1929 году на р. Енисей с целью определения мощности аллювия в створе проектируемой плотины. Для решения этой задачи использовались методы инженерной электроразведки на постоянном токе.

В 30-е годы XX века электроразведка в комплексе с сейсморазведкой преломлёнными волнами используются для изучения карста, оползней и многолетней мерзлоты. Первые исследования криолитозоны (с 1934 г.) геофизическими методами связаны с именами В.Ф. и Ю.В. Бончковских .

40-е — 50-е годы XX века

Начиная с 1949 г. на кафедре геофизики МГУ развивается направление, связанное с использованием геофизических методов для решения инженерно-геологических задач . Организатором и руководителем этого направления стал Огильви Александр Александрович (1915-2000) .

Промышленное использование инженерной геофизики началось в 40-50-х годах XX века в связи с большими объёмами строительства гидротехнических сооружений в Средней Азии, на Волге, Днепре и многих сибирских реках . Сжатые сроки, отведённые на проектно-изыскательные работы, отрицательно сказывались на объёмах бурения, поэтому использование инженерной геофизики оказалось весьма полезным . В тот же период геофизические методы применяются в горном деле при проектировании и строительстве шахт , осушении месторождений полезных ископаемых .

60-е — 70-е годы XX века

В начале 60-ых годов XX века перед инженерной геологией встают новые задачи, которые потребовали изменения технологии существующих методов и разработки принципиально новых. Инженерная геофизика уходит от традиционных структурных геологических задач и начинает применяться для изучения физических свойств, состава и состояния горных пород, мониторинга и прогнозирования опасных геодинамических процессов , решения геоэкологических задач. В научную работу включаются ( Горяинов Николай Николаевич ), геологический факультет Московского университета( Виктор Казимирович Хмелевской(род. в 1931 г.) ), Гидропроект ( Савич Анатолий Игоревич(род. в 1935 г.) , Ляховицкий Феликс Моисеевич(род в 1931 г.) ), . Начинается активное вовлечение в обработку и интерпретацию материалов инженерной геофизики цифровых ЭВМ . Разрабатывается специализированная аппаратура для малоглубинных детальных геофизических исследований.

В 60-70-е годы были получены важнейшие экспериментальные и теоретические результаты по методам сейсмических исследований нескальных грунтов, которые послужили базой для современных разработок (Уральская горно-геологическая академия, Бондарев В.И., Крылатков С.М. и др.). С выходом в 1977 году «Инструкции по применению сейсморазведки в инженерных изысканиях для строительства» (РСН-45-77) это направление исследований было узаконено юридически и получило широкое распространение в изыскательских организациях страны, позволяя достаточно точно в короткие сроки и с минимальными затратами изучать распределение показателей физико-механических свойств в плане и в разрезе с детальностью, практически недоступной для других существующих геофизических методов.

В 70 -е годы инженерная геофизика выходит на новый уровень. Появляются методы, основанные на просвечивании массивов горных пород сейсмоакустическими и электромагнитными полями, проводятся работы на акваториях, развиваются технологии определения физико-механических и водно-физические параметров в естественном залегании. Всё возрастает роль автоматизированной обработки геофизических данных.

80-е — 90-е годы XX века

В 80-е зарождаются наземные и скважинные томографические методы, появляется принципиально новая портативная цифровая аппаратура, развиваются методы переменных электромагнитных полей, георадиолокация . Стремительно увеличиваются возможности персональных компьютеров. В 1982-1987 годах Ляховицкий Феликс Моисеевич выполняет геофизические работы по изучению карста на территории г. Москвы

В 90-е годы XX века на кафедре сейсмических и скважинных методов МГРИ-РГГРУ (тогда МГГА) под руководством Г.Н. Боганика (1935-2007) и В.П. Номоконова(1921-2001) была опробована методика высокоразрешающей сейсморазведки для изучения карстово-суффозионных и неотектонических процессов на территории г. Москвы. В инженерную геофизику приходят ноутбуки и средства глобального позиционирования .

00-е — 10-е годы XXI века

Начало нового, XXI -го, века знаменуется повсеместным внедрением сейсмотомографии и электротомографии в практику инженерной геофизики, увеличением канальности и разрядности цифровой аппаратуры, телеметрии, появлением метода поверхностных волн () и высокоразрешающей сейсморазведки отражёнными поперечными волнами( Скворцов Андрей Георгиевич . Существенно развиваются возможности пакетов обработки геофизических данных.

Применение

Археология

Геофизические методы используются при археологических поисках . Благодаря возможности дистанционного изучения применение геофизических методов позволяет заметно снизить объём грунта, извлекаемого при раскопках. Состав заполнителя, слагающего скрытые подземные сооружения (например, туннели или захоронения) по электрическим и магнитным свойствам. Структура заполнителя также может быть уточнена в ходе георадиолокации . Печи, очаги камины и печи из обожжённой глины или прокалённых булыжников имеют высокую остаточную намагниченность и находятся по сильным аномалиям магнитного поля. При изучении древних затопленных городов применяется эффективный комплекс геофизических методов — гидролокация бокового обзора, магниторазведка и сейсмоакустика.

Криминалистика

В криминалистике геофизика все чаще используется для обнаружения приповерхностных объектов или материалов, представляющий интерес для уголовного или гражданского расследования. Это — останки жертв убийства, незаконные захоронения, схроны оружия, выбросы загрязняющих вещества. Для решения этих проблем применяется георадиолокация и электротомография.

Геотехнические исследования

При геотехнических исследованиях геофизика применяется для поиска скрытых или потерянных коммуникаций, силовых кабелей, исследовании фундаментов, состава и свойств почв, изучения состояния горных выработок, поиска мин и т.д.

Литература

Примечания

Ссылки