Георадарно подпочвено сондиране
Георадарно подпочвено сондиране
Методът на наземно проникващо радарно подпочвено зондиране (в общоприетата терминология - наземно проникващ радар, в английската литература този метод се нарича „Gear Penetrating Radar“ или GPR.) Основан е на изследването на разпространението на електромагнитни вълни в околната среда.
Кратко описание и примери за приложение на метода
Идеята на метода е в излъчването на импулси на електромагнитни вълни и регистрирането на сигнали, отразени от интерфейсите между слоевете на изследваната среда, които имат разлика в диелектричната константа. Скали с различен литологичен състав, между скалата и материалът от изкуствена конструкция, между замръзнали и размразени почви, между скали и рохкави скали и др. (диаграма на образуването на вълнов модел е показана на фиг.).
Всички задачи, решени с помощта на GPR, могат да бъдат разделени на две големи групи с изследователски методи, методи за обработка, видове показване на изследователски обекти в областта на електромагнитните вълни и представяне на резултатите, характерни за всяка група. Първата група включва геоложки, хидрогеоложки и инженерно-геоложки задачи като картографиране:
- основни скални повърхности под насипни утайки;
- ниво на подземните води и граници между слоевете с различна степен на насищане на водата;
- пясък, глина, торф и др .;
- замръзнали почви;
- определяне на дебелината на водния слой и картографиране на дънните утайки;
- дебелина на лед и сняг.
Втората група задачи включва търсене на местни обекти, проверка на инженерни конструкции, нарушаване на стандартна ситуация, например:
- търсене на подземни кухини;
- проверка на мостове и пътни настилки;
- картографиране на комуникации (тръбопроводи и кабели);
- проверка на бетонни конструкции;
- солени почви;
- участъци от участъка с нарушено естествено залежаване на почвата - рекултивирана земя, засипани изкопи.
Така Понастоящем георадарът се използва широко при изследвания на относително малки дълбочини на целевите обекти (0,2 - 15 метра), с изключение на изследването на ледници и замръзнали скали, при които поради голямото съпротивление дълбочината се увеличава.
Georadar е цифрово, преносимо, геофизично устройство, превозвано от един оператор, предназначено да решава широк спектър от геотехнически, геоложки, екологични, инженерни и други задачи, при които е необходимо оперативно наблюдение на околната среда, получаване на почвени участъци, които не изискват сондаж или изкоп. По време на озвучаването операторът получава информация в реално време на дисплея под формата на радарен профил (наречен радарограма). В същото време данните се записват на твърдия диск на компютъра за по-нататъшна употреба (обработка, печат на принтер, интерпретация и др.).
Комплект сменяеми антенни модули предоставя възможност за звучене в широк честотен диапазон (16 - 2000 MHz). Използването на тази или онази антенна система се определя от проблема, решен по време на озвучаването. Увеличаването на честотата на сондиране води до подобрена разделителна способност; но в същото време затихването на електромагнитната вълна в средата се увеличава, което води до намаляване на дълбочината на звука; обратно, понижаването на честотата може да увеличи дълбочината на звука, но това ще се дължи на влошаване на разделителната способност. В допълнение, с намаляваща честота, зоната на първоначална нечувствителност (т.нар. Мъртва зона) на GPR се увеличава.
По-долу е дадена таблица на зависимостта на разделителната способност, мъртвата зона и дълбочината на звука в зависимост от използваната антена. Предполага се, че земята се сондира с относителна диелектрична константа, равна на 4 и специфично затихване от 1-2 dB/метър. Под дълбочина разбираме дълбочината на откриване на плоска граница с коефициент на отражение 1. Трябва да се има предвид, че тези данни са много приблизителни, те силно зависят от параметрите на озвучаваната среда.
Съвременните георадари са проектирани да работят в труднодостъпни райони с неблагоприятен климат и могат да се използват по всяко време на годината (работната температура на георадара е –20 ... + 40 ° С).
По-долу са дадени примери за приложението на метода при решаване на някои (много малко) проблеми.
Откриване на карстова кухина във варовик под слой глинеста почва. Кухината (в кръг) се вижда от лявата страна на профила като редуващи се ивици. Loam се показва в горната част като непрекъснат сигнал. Сензорна честота 300 MHz. Звуково място - крайбрежие на Мъртво море, Израел.
