Георадарное зондирование мерзлоты. Компания «Интерраскан»

Проблема

Мёрзлые грунты — четырёх дисперсная среда, состоящая из воды, газа, льда и твёрдых частиц, обладающие пределом прочности до 60 кгс/см2, это «характерно» для скальных пород (СП 25.13330.2012) В талом состоянии, при насыщении влагой, резко падают прочностные характеристики грунтов до уровня, обычного для плывунов. Условия функционирования фундаментов сооружений, рассчитанных на стабильно мерзлое состояние грунтов, резко меняются, происходит вспучивание грунта, крен здания. Показатели диэлектрической проницаемости грунта при его оттаивании увеличиваются от уровня ε = 2 – 3, характерных для ММП, до значений ε = 20 – 30, и талые зоны становятся для глубинного георадара наиболее контрастным объектом в массивах мерзлого грунта.

Применение глубинного георадарного зондирования для исследования вечной мерзлоты позволяет оперативно получать информацию качественно нового уровня. При этом не нарушающий принцип георадарного зондирования полностью исключает воздействие на обследуемый объект.

Проблемы, идентифицируемые с помощью георадарного зондирования:

• природные сезонные оттайки;
• оттайки, связанные с антропогенным воздействием;
• термокарстовые процессы;
• подрусловые талые зоны;
• многолетняя изменчивость сезонной оттайки, связанная с глобальными климатическими изменениями.

Решения

В технологии сверхглубинных георадаров реализован ряд конструктивных и методических принципов, позволяющих зондировать геологическую структуру подземной поверхности на глубины десятков и сотен метров (включая влажные глинистые грунты). Многолетнемерзлый грунт характеризуется наименьшим затуханием электромагнитных сигналов, а талые образования в вечной мерзлоте обладают предельной контрастностью среди возможных природных сред, что способствует выявлению опасных зон – термокарст, талые зоны, морозное пучение, наледи и т.д. Бурение в таких условиях может привести к лавинообразному ускорению развития процессов таяния. Обследование Георадаром можно выполнять, не подвергая опасности людей и технику в сложных условиях (крутые оползневые склоны, карстовые провалы, заболоченные топкие места, обширные талые зоны в вечной мерзлоте и т.д.).

Таким образом, заказчик получает экспресс оценку грунтов и оснований глубинным георадаром неразрушающим способом, без тяжелой техники, под проектируемыми объектами и геотехнический мониторинг аномалий под существующими объектами, дополнение к цифровому следу объекта, накопление BD.

Среди существенных выгод данного метода специалисты компании выделяют получение дополнительных данных для предупреждения аварий и катастроф, снижение издержек на ликвидацию и штрафы, снижение до 80% количества скважин при предпроектных изысканиях и сокращение сроков их проведения, а также снижение вероятности пропуска значимых геологических аномалий при геофизических изысканиях.

Результаты

Мониторинг площадки здания в городе Салехард.
*георадарный разрез

В начале и конце профиля фиксируется естественная оттайка мощностью (3-5 m), характерной для конца лета. На участке 42-114 м регистрируется аномальное увеличение мощности слоя оттайки (2) (до 10-12 м). На этом участке, на глубинах 10-20 метров регистрируется грунт с характерной структурой частичной оттайки (3). Протяженность зоны оттайки существенно больше размера здания (5).

Георадарное обследование позволило получить реальную структуру мерзлого грунта и оценку его состояния на период максимальной сезонной оттайки. Горизонты полной и частичной оттайки грунта в основании здания заметно ухудшают несущую способность грунтов.

Георадарное обследование здания в Красноярской крае.
*схема из презы

В результате георадарного обследования здания АБК ПЕСХ выявлено, что в структуре многолетнемерзлого грунта в створе углов здания, нижняя граница зоны оттайки достигает глубины 12-13 метров на момент максимальных сезонных значений глубины оттайки (09.2021). Форма нижней границы зоны оттайки, определенная с трех сторон здания доступных для обследования, имеет вид, характерный для «чаши протаивания». Средняя глубина сезонной оттайки за пределами обследованного периметра здания составляет 3-5 метров. Глубина оттайки в зоне фундамента 12-13 метров и локально достигает 15-16 метров.

Выборочный обмер подземной части свай фунадамента показал, что свайный фундамент полностью расположен в массиве талого грунта, представляющего собой плывуны.

Георадарное обследование на площадке проектируемого строительства МАС Снежинка в ЯНАО
*схема из презы

Георадарный разрез фиксирует выход монолитной скалы до глубины 2-3 метра от поверхности земли. На участке профиля 64 – 144 метра граница «монолитная скала/ трещиноватая скала» опускается до глубины 18-20 метров. В результате георадарного обследования установлено:

• выход монолитной скалы на глубины до 2-3 метров от поверхности локализован в северо-западной части обследованного участка (4),
• на оставшейся части обследованного участка (5) (составляющей ~3/4 общей площади) граница «монолитная скала/ трещиноватая скала» опускается до глубины 20-30 метров.

20.04.2022