Порядок проведения работы

 

1. Ознакомление с сущностью георадиолокационного метода (РЛЗ).

2. Проведение полевых георадиолокационных исследований на эталонной площадке.

3. Компьютерная обработка результатов, составление отчёта.

 

Пояснения к работе

 

Сущность РЛЗ в отражении электромагнитной волны от поверхностей, на которых скачкообразно изменяются электрические свойства контактирующих тел. Этими свойствами являются электропроводность (σэ) и диэлектрическая проницаемость (εотн). Различают собственно отраженные волны, образующиеся в случае, когда поверхность раздела является плоской или квазиплоской, т.е. размеры ее не ограничены. Примером такой поверхности является граница между слоями с различными диэлектрическими свойствами. Другой тип волн, которые возникают на контактной поверхности, один или все размеры которой сравнимы с пространственной длительностью падающего на объект импульса электромагнитной волны (рисунок 20).

Рисунок 20 Схема отражения электромагнитной волны от различных поверхностей:

А - при плоской или квазиплоской поверхности раздела сред;

Б – при контактной поверхности, один или все размеры которой сравнимы с пространственной длительностью падающего на объект импульса электромагнитной волны

 

Принцип действия георадаров типа ОКО основан на излучении сверхширокополосных наносекундных импульсов в диапазоне частот от 50 до 2000 МГц, приеме сигналов, отраженных от границ раздела сред, обработке принятых сигналов и последующим измерением временных интервалов между отраженными импульсами. Георадар состоит из трех составных частей: антенной части, блока регистрации и блока управления (рисунок 21).

Рисунок 21 Составные части георадара ОКО

 

Антенная часть включает передающую и приемную антенны. Под блоком регистрации понимается notebook или другое записывающее устройство. Роль блока управления выполняет система кабелей и оптико-электрических преобразователей.

Последовательность работы с георадаром (ноутбук в качестве регистрирующего устройства) следующая:

1. Включить аккумулятор БП-9/12 клавишей, расположенной на корпусе аккумулятора (раздается короткий звуковой сигнал и начинает редко мигать светодиодный индикатор).

2. Включить «Блок управления» клавишей на его на корпусе.

3. Включить ноутбук и дождаться полной загрузки операционной системы. На «Блоке управления» должны загореться светодиодные индикаторы.

4. Включить аккумуляторы «Антенного блока» кнопками на корпусе аккумулятора (раздается короткий звуковой сигнал и начинает редко мигать светодиодный индикатор).

5. Включить «Датчик перемещения» (или измерителя пути) тумблером на корпусе датчика (начинает редко мигать светодиодный индикатор).

6. Запустить программу «GeoScan32» двойным щелчком по значку запуска программы расположенным на «Рабочем столе» компьютера.

7. Левой кнопкой мыши щёлкнуть по пиктограмме , расположенной на панели инструментов. Откроется окно модуля измерений, отобразятся сигналы от георадара в виде чёрно-белых (цветных) полос и в левой части окна измерительного модуля появится осциллограмма принимаемого сигнала. После этого георадар готов к зондированию.

Порядок установления параметров записи, рекомендуемых, при эксплуатации георадаров семейства «Око-2»:

1. Открыть окно «Параметры измерений» (кнопкой «Парам» в окне модуля измерений, или клавишей <Р> на клавиатуре ноутбука) (рисунок 22).

Рисунок 22 Выбор параметров измерений георадара «Око»

2. Установить «Количество точек по глубине» - максимальное значение 512 точек.

3. Определить «Шаг вдоль по трассе, мм». Для антенного блока 400 МГц -100 мм.

4. Оценить «Количество трасс в профиле». Значение этого параметра определяет максимальное количество трасс в профиле и он должен быть в полтора раза больше величины равной отношению длины профиля к шагу зондирования. Рекомендуется 65000. Значение 250000 является максимальным. При этом, если во время зондирования профиля запись автоматически прекратилась вследствие прохождения всего количества трасс, установленного параметром «Количество трасс в профиле», следует возобновить зондирование, записывая трассы в следующий файл. В последующем, при обработке, несколько файлов можно соединить в один файл профиля (правка -> добавить).

5. Установить цифровое значение «Накопление». Оно определяет количество повторного приема каждой трассы с последующим их суммированием. Рекомендуемое 8-16 Увеличение данного параметра позволяет выявлять более слабые сигналы, увеличивает реальную глубину зондирования и улучшает качество изображения, но при этом замедляется рекомендуемая скорость перемещения антенного блока во время записи профиля.

6. Определить диэлектрическую проницаемость «Эпсилон среды х10». Значение устанавливается исходя из априорной информации о составе зондируемой среды, то есть порядка 8-10 (во время обработки этот параметр вычисляется точнее).

7. Определить показатель «Развёртка по глубине». Данный параметр (для блока 400 МГц рекомендуется 100-200) устанавливает временной диапазон записи трасс зондируемого профиля по глубине и изменяется ступенчато. Для выбора развёртки следует сделать пробный проход по профилю и посмотреть записанную радарограмму. Если в нижней части радарограммы отсутствует область шумов (часть полезных сигналов осталась вне диапазона записи по глубине), следует перейти к большей ступени развёртки.

8. В окне «Номер серии файлов» цифры автоматически увеличиваются при сохранении очередного профиля в левой части имени файла, сразу после буквы «Р».

9. Установить «Коэффициент усиления» (для блока 400 МГц рекомендуется 10-40).

10. Принять режим сканирования – «По перемещению», для чего следует выбрать датчик перемещения и его параметры, открыв окно «Датчик перемещения» (рисунок 23). В режиме «По перемещению» менее интересные участки можно проходить с большей скоростью, не превышая рекомендуемую, а на интересных участках двигаться медленнее. При этом автоматически увеличивается накопление, что может увеличить глубинность исследований.

 

Рисунок 23 Окно датчика перемещения

 

11. Нажать кнопку «Вперед-назад», чтобы можно было ходить змейкой, если выполняются площадные съёмки. Программа автоматически при сохранении на диске каждого четного профиля будет его зеркально отражать.

Если текущие настройки измерений являются типичными для каких-либо применений, можно сохранить их на будущее. Для этого следует щёлкнуть правой кнопкой мыши в области окна измерительного модуля и выбрать пункт меню «Записать набор». Далее - ввести имя запоминаемого набора в нижней части открывшегося окна «Выбор применения», потом нажать кнопку «Новое» и кнопку «ОК». Для применения ранее созданного набора следует щёлкнуть правой кнопкой мыши в области окна измерительного модуля и выбрать пункт меню «Наборы». Из открывшегося списка наборов следует выделить требуемый, поставить галочку напротив строки «Применить набор» и нажать кнопку «ОК». Для выхода из режима применения наборов следует щёлкнуть правой кнопкой мыши в области окна измерительного модуля и выбрать пункт меню «Наборы», после чего снять галочку напротив строки «Применить набор» и нажать кнопку «ОК».

***

Основной величиной, измеряемой при георадарных исследованиях, является время пробега электромагнитной волны (t) от источника возбуждения - передающей антенны - до отражающего или дифрагирующего объекта и от этих объектов до приёмной антенны. В результате георадиолокационной съёмки в автоматическом режиме регистрируется радарограмма (рисунок 24).

Рисунок 24 Радарограмма, зарегистрированная с антенным блоком 400 МГц

1 – люковая камера магистральной теплосети, 2 – труба канализации, 3 – труба водопровода, 4 – труба локальной теплосети, 5 нити силового и телефонного кабелей, 6 – граница уровня грунтовых вод, 7 – поверхностные помехи

Интерпретация полученных радарограмм начинается с первичного анализа данных, во время которого идентифицируются полезные и «неполезные» волны. Обработка позволяет, с одной стороны, удалить или частично подавить влияние волн-помех. С другой стороны, процедурами обработки достигается усиление полезных волн. Дальнейшая интерпретация направлена на выделение конкретных объектов или прослеживание границ слоев. На основании всей предварительной информации об объекте определяется состав и электрические свойства слоев.

Заключительным этапом интерпретации является построение итоговых схем и разрезов с привлечением других геофизических методов. Примером может служить комплексная интерпретация, выполненная по профилю геофизических исследований на участке береговой зоны Черного моря в поселке Широкая балка. Иллюстрации обнажения вдоль профиля показаны на рисунке 25, а сопоставление графиков наблюденных значений методами РЛЗ, магнитометрии и радиометрии на рисунке 26.

Рисунок 25 Фотодокументация обнажений флишевой толщи по геофизическому профилю на морском побережье в посёлке Широкая Балка (участок пляжа детского лагеря «Лукоморье»)

 

Результатами геофизических наблюдений фиксируется наличие в интервале профиля визуально прослеживаемого тектонического разрывного нарушения, которое представлено двумя смещёнными блоками пород. Блоки отличаются между собой по структурным признакам, в частности по ярко выраженному переходу от субгоризонтального залегания слоёв в одном блоке к крутослоистому в другом (см. рисунок 25, фрагмент пикетов 90-120 м).

Рисунок 26 Сопоставление результатов РЛЗ, магнитометрии и радиометрии

на профиле береговой зоны Черного моря в посёлке Широкая балка

 

Внутри блоков по радарограмме прослеживается хаотический вид волновой картины и отсутствие протяжённых осей синфазности, контролируемых вертикальными, как бы шовными зонами. Область непосредственного разрыва, то есть трещина смещения разрывного нарушения, на радарограмме и графиках магниитометрии и радиометрии отмечается в интервале пикетов 125-165 м. Пониженные значения суммарного вектора напряжённости магнитного поля Т и естественной гамма-активности Jg в этом интервале свидетельствует о повышенной пустотности трещины смещения.

 

Содержание отчета

 

1. Название и цель работы.

2. Краткое описание теории, методики полевых работ и компьютерной обработки результатов, включая графические построения.

3. Основные выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

 

1. Сущность георадиолокационного подповерхностного профилирования-зондирования.

2. Основные приёмы методики полевых работ с георадаром «ОКО».

3. Первичная обработка и представление радарограмм в комплексе с графиками других геофизических методов.