Инженерная геофизика

Инженерная геофизика

Инженерная геофизика — комплекс геофизических методов исследования, применяемых при инженерно-геологических изысканиях, обследовании строительных объектов, оценке состояния инженерной инфраструктуры и изучении геологической среды для решения строительных, экологических и промышленных задач.

В отличие от поисковой геофизики, ориентированной на выявление полезных ископаемых, инженерная геофизика работает на малых и средних глубинах — как правило, от первых метров до 100–150 м — и направлена на получение детальной информации о строении грунтового основания, состоянии инженерных объектов и физических свойствах геологической среды в зоне строительства и эксплуатации сооружений.

Применяемые геофизические методы

Электроразведка
  • ВЭЗ — вертикальное электрическое зондирование
  • Электротомография (ЭТ/ВП) — 2D и 3D разрезы
  • МПП — метод переходных процессов
  • Измерение потенциалов (блуждающие токи, КП)
Сейсморазведка
  • МПВ — метод преломлённых волн
  • МОВ малоглубинный
  • MASW — скорости поперечных волн Vs
  • ReMi — пассивная сейсмика, Vs30
  • Сейсмическое просвечивание (cross-hole)
Магниторазведка и ЭМ-методы
  • Магнитная съёмка — поиск металлических объектов
  • ЭМ-методы — поиск коммуникаций, зон обводнения
  • Георадарное зондирование (ГПР)
Геофизика скважин (ГИС)
  • КС, ГК, ПС — литологическое расчленение
  • Кавернометрия — оценка устойчивости стенок
  • Инклинометрия — траектория скважин
  • Расходометрия — оценка водопритоков
Топогеодезия и БПЛА
GNSS-привязка пунктов измерений
Топосъёмка площадок
Аэрофотосъёмка и ЦМР с БПЛА
3D лазерное сканирование

Изучение строительных площадок

Геофизические методы являются эффективным дополнением к буровым работам при инженерно-геологических изысканиях для строительства. Они позволяют получить непрерывную информацию о строении грунтового основания на значительной площади при существенно меньших затратах по сравнению с бурением.

Строение разреза
  • Определение глубины залегания кровли коренных пород
  • Картирование мощности рыхлых отложений
  • Выявление линз и прослоек слабых грунтов
  • Выделение контактов пород с различными свойствами
Физические свойства
  • Скорости сейсмических волн Vp и Vs
  • Динамический модуль Юнга и коэффициент Пуассона
  • Категория грунта по сейсмическим свойствам
  • Удельное электрическое сопротивление грунтов
Сейсмическое микрорайонирование
  • Определение Vs30 (средняя скорость в верхних 30 м)
  • Категория грунта по нормам сейсмостойкости
  • Оценка сейсмической опасности строительной площадки
  • Расчёт поправочных коэффициентов к балльности
Выявление опасных зон
  • Карстовые полости и зоны разуплотнения
  • Зоны повышенной трещиноватости
  • Участки неравномерного сжатия грунтов
  • Погребённые техногенные объекты

Обследование дамб, плотин и хвостохранилищ

Дамбы и хвостохранилища горнодобывающих предприятий являются объектами повышенного риска. Геофизические методы позволяют без нарушения целостности сооружения выявлять потенциально опасные зоны на всём протяжении объекта.

Зоны фильтрации
  • Выявление зон повышенной фильтрации через тело дамбы
  • Картирование путей фильтрационных потоков
  • Определение зон суффозии
  • Мониторинг изменений во времени

Методы: электротомография (ЭТ), ВЭЗ, ЭМ-зондирование

Строение тела дамбы
  • Изучение внутреннего строения насыпного грунта
  • Выявление неоднородностей и включений
  • Оценка состояния грунтового ядра
  • Картирование зон разуплотнения

Методы: электротомография, МПВ, MASW, ГПР

Основание дамбы
  • Изучение строения основания под дамбой
  • Выявление карстовых и суффозионных зон
  • Определение глубины коренных пород
  • Оценка фильтрационных свойств основания

Методы: ВЭЗ, электротомография, МПВ

Мониторинг
  • Периодические повторные измерения
  • Фиксация динамики изменений
  • Раннее выявление развивающихся опасных зон
  • Оценка эффективности противофильтрационных мероприятий

Карст, подтопление и водонасыщенные зоны

Карстовые полости

Карстовые полости в известняках и гипсах являются причиной провалов и аварий. Геофизические методы позволяют выявлять их до строительства:

  • Выявление пустот и зон разуплотнения
  • Определение глубины залегания и размеров
  • Оценка степени закарстованности
  • Картирование зон риска на строительной площадке

Методы: электротомография, ГПР, МПВ, микрогравиметрия

Зоны подтопления

Подтопление строительных площадок и карьеров — одна из распространённых инженерных проблем в Казахстане:

  • Картирование глубины залегания уровня грунтовых вод
  • Выявление зон повышенной обводнённости
  • Определение контуров депрессионных воронок
  • Оценка водоносных горизонтов в зоне строительства

Методы: ВЭЗ, электротомография, ЗСБ

Водонасыщенные зоны карьеров

При ведении горных работ критически важно знать положение водонасыщенных зон:

  • Картирование водоносных горизонтов вблизи карьера
  • Оценка риска внезапного затопления
  • Определение зон интенсивного водопритока
  • Мониторинг состояния водоносных горизонтов

Методы: ВЭЗ, электротомография, ЗСБ

Поиск водозаборов
  • Поиск перспективных водоносных горизонтов
  • Определение оптимального размещения скважин
  • Оценка дебита водоносных горизонтов
  • Контроль зоны влияния водозаборных скважин

Коррозионная активность грунтов

Коррозионная активность грунтов является важным параметром при проектировании металлических трубопроводов, кабелей, резервуаров и других подземных конструкций. Электрохимическая коррозия металла, вызываемая агрессивными грунтами и блуждающими токами, может приводить к ускоренному разрушению инженерных сооружений.

Что измеряется
  • Удельное электрическое сопротивление грунтов (УЭС)
  • Потенциал металл/грунт
  • Плотность поляризационного тока
  • Окислительно-восстановительный потенциал
  • Кислотность грунтов (pH)
Для чего
  • Оценка агрессивности грунтов по УЭС
  • Выявление зон максимального коррозионного риска
  • Выбор типа антикоррозионной защиты трубопроводов
  • Проектирование катодной защиты подземных конструкций
  • Оценка состояния существующей защиты
  • Нормирование сроков службы подземных сооружений

Чем ниже УЭС грунта — тем выше его коррозионная агрессивность. При УЭС менее 10–20 Ом·м грунт считается высокоагрессивным.

Блуждающие токи

Блуждающие токи — электрические токи, протекающие по земле вследствие работы источников постоянного тока (электрифицированный железнодорожный транспорт, промышленные установки, системы электроснабжения). Они являются одной из основных причин ускоренной коррозии подземных металлических сооружений.

Измерение блуждающих токов
  • Измерение разности потенциалов на поверхности земли
  • Съёмка потенциалов вдоль трассы трубопровода или кабеля
  • Определение зон анодных и катодных участков
  • Оценка интенсивности и изменчивости токов во времени
Для чего нужны измерения
  • Выявление зон наибольшего коррозионного воздействия
  • Проектирование дренажной защиты трубопроводов
  • Оценка эффективности электрохимической защиты
  • Выбор мест установки поляризованных дренажей
  • Мониторинг состояния системы защиты в процессе эксплуатации
Особенности в условиях Казахстана

В районах интенсивного железнодорожного движения (особенно на электрифицированных линиях) и вблизи промышленных предприятий блуждающие токи могут достигать значительных величин. Необходим учёт суточной и сезонной изменчивости токов при длительных измерениях.

Поиск и трассировка подземных коммуникаций

Перед проведением земляных работ необходимо уточнить расположение существующих подземных инженерных сетей. Геофизические методы позволяют бесконтактно определять местоположение и глубину залегания трубопроводов, кабелей и других коммуникаций.

  • Трассировка металлических трубопроводов и кабелей
  • Определение глубины залегания коммуникаций
  • Выявление мест повреждения изоляции
  • Поиск металлических объектов и металлолома
  • Обследование площадок перед строительством

Методы: электромагнитные локаторы, магниторазведка, ГПР

Состав результатов и отчётности

Карты и разрезы физических свойств грунтов
Сейсмические разрезы и скоростные модели
Геоэлектрические разрезы (электротомография, ВЭЗ)
Карты выявленных аномальных зон и рисков
Карта сейсмического микрорайонирования (Vs30)
Карта коррозионной активности грунтов
Цифровые данные в форматах GIS
Технический отчёт для состава материалов ИГИ
Рекомендации по строительству и защите объектов

Готовы обсудить задачи инженерной геофизики для вашего объекта

Подберём оптимальный комплекс методов и подготовим коммерческое предложение.