girniy.ru 1
Реферат


к статье:

Подземная разведка с помощью прибора ИГА-1 и опыт его использования при проектировании и подготовке площадок под строительство

Л.В. Едукова, Ю. П. Кравченко, А. В. Савельев


Медико-экологическая фирма Лайт-2, Уфимский государственный авиационный технический университет, Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа, РОССИЯ


В статье сообщается о применении разработанного авторами прибора ИГА-1 для обнаружения геофизических аномалий естественного и антропогенного происхождения, являющихся, причиной дефектов строительных площадок, находящихся под поверхностью земли, снега и т. д. С целью возможности применения разработанного авторами прибора был создан специальный способ, на который получен патент РФ. Способ и прибор являются результатом проводимых авторами многолетних исследований в области физики электромагнитных полей.


УДК 621.317

Подземная разведка с помощью прибора ИГА-1 и опыт его использования при проектировании и подготовке площадок под строительство

Л.В. Едукова, Ю. П. Кравченко, А. В. Савельев


Медико-экологическая фирма Лайт-2, Уфимский государственный авиационный технический университет, Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа, РОССИЯ

Прибор ИГА-1 представляет собой высокочувствительный селективный измеритель электромагнитного поля. Предназначен для разведки местонахождения металлических и неметаллических трубопроводов, в том числе полиэтиленовых, пустот, геофизических объектов, разломов, трещин под землей, снегом, льдом, бетонными, деревянными и металлическими полами, а также для определения дефектов площадок под строительными конструкциями. Прибор позволяет обнаруживать водяные жилы и утечки жидкости из трубопроводов. Глубина обнаружения трубопроводов, пустот 20 метров, водяных жил – 60 метров, предметов объемом не менее 5 кубических дециметра – 3 метра. Прибор настроен на фиксированную частоту приёма естественного электромагнитного излучения геомагнитного поля Земли в диапазоне 5...10 КГц. В качестве выходного параметра прибора используется интеграл фазового сдвига на частоте приема, величина которого изменяется на границе перехода сред (грунт-труба, грунт-пустота). Прибор выполнен в виде переносного измерительного датчика с визуальной индикацией. Питание прибора может осуществляться как от автомобильного аккумулятора(12 В), так и от автономного портативного аккумулятора или батареи (потребляемая мощность 5 W). Вес всей аппаратуры не превышает 5 кг без (аккумулятора), вес измерительного датчика не более 1, 2 кг.


Для поиска дефектов при проектировании и подготовке строительных площадок с помощью прибора ИГА-1 был разработан специальный способ его применения.

Недостатками известных способов [1] являются низкие функциональные возможности и ограниченная сфера применения, поскольку известные способы имеют активный характер, то есть требует предварительного размещения специального оборудования на объектах, подлежащих поиску, либо использование радиолокационного оборудования, что имеет низкую точность вследствие небольшой глубины проникновения зондирующих радиоволн сверхвысоких частот.

Разработанный способ основан [2-6] на способности геофизических либо антропогенных неоднородностей разрывного характера (трещины, пустоты, водяные жилы), независимо от времени их образования, искажать фазовые характеристики фонового электромагнитного поля, имеющего характер шума с распределенным непрерывным спектром в диапазоне сверхдлинных радиоволн на определенных фиксированных частотах. Эти искажения превышают, как правило, на несколько порядков искажения поля от непрерывных неоднородностей грунта, связанных с пространственным изменением его компонентов, что позволяет достаточно легко дифференцировать их друг от друга по уровню вносимых ими фазовых искажений. Это обеспечивает высокую помехозащищенность способа, недостижимую любыми другими известными из литературных источников способами, основанными, как правило, на амплитудных, а не на фазовых измерениях, что позволило, в свою очередь, в значительной мере увеличить общее усиление и повысить чувствительность до предела, при котором без труда обнаруживаются различия в характеристиках полевого фона вблизи аномалий. Высокой помехозащищенности способа способствует также тот факт, что прием шумовых сигналов осуществляют по их электрической, а не магнитной компоненте за счет предложенных операций способа. Пассивный характер способа, отсутствие необходимости предварительного размещения какого-либо оборудования на объектах поиска, а также возможность достаточно четкого различения искажений поля, вызванных аномалиями, от других неоднородностей грунта, обеспечивает значительное расширение функциональных возможностей, так как позволяет осуществлять поиск дефектов строительных площадок на больших поверхностях в различных климатических условиях. Это позволяет достаточно точно прогнозировать текущее состояние будущих конструкций, что не позволяет производить ни один из известных способов. Стабильное различение сигнала на фоновом уровне при этом отмечалось всякий раз при нахождении объектов поиска на глубине до 5 м и более. В результате этого появляется сигнал интеграла разности фаз, который продолжает изменяться вплоть до насыщения интегрирующего устройства, что легко фиксируют известными индикаторными устройствами. Повторяя операции поиска многократно, фиксируют контур аномалии при необходимости, при этом следующее новое перемещение антенны в сторону дефекта производят в направлении ортогональном к его контуру или близком к нему.


Предлагаемый способ [7] обнаружения дефектов при проектировании и подготовке строительных площадок по сравнению с известными обладает следующими преимуществами:

- обладает значительно более широкими функциональными возможностями за счет дополнительно введенных операций, выполняемых в предложенной последовательности по предложенным условиям, т.к. позволяет применять его для поиска объектов при любых видах поверхностей - снежных, песчаных, горных, при разрушениях и обвалах построек и т.д., в том числе происшедших неожиданным и непрогнозируемым образом;

- малой зависимостью от количества и характера неоднородностей в засыпанном грунте, поскольку способ позволяет отстраиваться от помех подобного рода и проводить целенаправленную настройку на поиск аномалий;

- широкими эксплуатационными возможностями, удобством применения, поскольку не требует предварительного размещения вблизи объектов поиска какого-либо оборудования;

- высокой помехозащищенностью и чувствительностью за счет использования шума в качестве полезного сигнала, оценки его по электрической составляющей, применения фазовых измерений, являющихся самими по себе высоко помехозащищенными, а также за счет того, что функциональная развязка по операциям способа позволяют реализовать очень высокие значения коэффициентов усиления;

- значительной простотой осуществления, дистанционностью и бесконтактностью с грунтом при поиске, что в значительной мере сокращает время поиска по сравнению с известными способами;

- возможностью бесконтактного поиска аномалий пассивным путем без использования внешних излучений спустя год и более после засыпания любым грунтом, что не позволяет ни один из известных способов;

- высокой точностью обнаружения аномалий, позволяющей производить определение контуров проекций объектов поиска на поверхность грунта.

По сравнению с известными устройствами, предлагаемое устройство для обнаружения дефектов при проектировании и подготовке строительных площадок обладает следующими преимуществами:


- значительно более широкими функциональными возможностями за счет введения дополнительных элементов, соединенных предложенным образом, позволяющих использовать устройство автономно независимо от характера аномалий, их строения, а также независимо от типа, характера и происхождения насыпанного на них грунта;

- значительно лучшими эксплуатационными характеристиками, ввиду малых весогабаритных показателей, высокой степени автономности (возможно выполнение в виде лёгкого ручного прибора), значительной простоте работы с предлагаемым устройством, не требующей какой-либо специальной квалификации;

- высокой помехозащищенностью, благодаря чему не требуется экранирование, специальное заземление и т.д.:

- простотой конструкции, отсутствием дефицитных и дорогостоящих материалов и деталей, высокой степенью технологичности, то обеспечивает низкую себестоимость устройства и хорошую воспроизводимость его в массовом масштабе.


Пример 1. Определялись причины разрушения фундамента храма Николая Угодника в Арзамасском женском монастыре. С помощью модификации прибора ИГА-1 "Универсал" путем применения его предложенным образом в результате проведенных исследований было выяснено, что через проекцию фундамента проходила водяная жила. Локализация жилы была определена с указанием её контуров. Скорость перемещения антенны составляла 0,5 м/с. Кроме того, внутри храма зафиксирован размер ячеек сети Хартмана не более 1,3 м.

Пример 2. Было проведено обследование с помощью модификации прибора ИГА-1 "Универсал" путем применения его предложенным способом пложадки под строительство нового трамплина в черте г. Уфы. Обнаружена проходящая через проекцию площадки водяная жила с фиксацией её контуров (рис. 1). Однако план застройки изменён не был и 3 года назад(в 2003 г.) в месте прохождения обнаруженной водяной жилы произошло обрушение готовой конструкции.



Актуальность данной тематики заключается в том, что в настоящее время нет портативных и надежных приборов позволяющих определить расположение аномалий грунта и отсутствуют какие-либо методики оценки степени влияния этих аномалий на возводимые строительные конструкции и их текущее состояние в будущем. Кроме того, практически отсутствуют методики и аппаратура для восстановления причин уже происшедших разрушений, вызванных подземными естественными либо антропогенными дефектами грунта непосредственно под строительными площадками и в их ближайших окрестностях. Фирмой "Лайт-2" организовано производство приборов ИГА-1 на базе оборонного предприятия. C помощью прибора ИГА-1 можно определять трубопроводы, пустоты, подземные ходы, геофизические аномалии и дефекты подземного грунта естественного и антропогенного происхождения. прибор прошел апробацию в поселке Нефтегорск после землетрясения и в Екатеринбурге по линии МВД [8, 9].


Использованные источники:


  1. А.c. N 1809367, МКИ G 01 N 5/00, BO6 B 1/06, 1993.

  2. А.С. (СССР) N 321662c - 1990 г. Способ исследования электростатических полей поверхностей Кравченко Ю.П. и др.

  3. А.С. (СССР) N 1828268 от 13.02.1990 г. Способ исследования электростатических полей поверхностей, Кравченко Ю.П. и др.

  4. Патент РФ N 2080605 от 27.05.1997 г. Способ исследования электромагнитных полей поверхностей, Кравченко Ю.П. и др.

  5. Полезная модель N 2448 от 16.05.1997 г. Устройство для электромагнитной разведки, Кравченко Ю.П., Савельев А.В. и др.

  6. Патент РФ N 2119680 от 27.09.1998 г. Способ геоэлектромагнитной разведки и устройство для его реализации. Кравченко Ю.П., Савельев А.В. и др.
  7. Патент РФ № 2116099 от 27.07.1998 г. Способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления. Кравченко Ю. П., Савельев А. В. и др.


  8. Кравченко Ю. П., Савельев А. В. Прибор ИГА-1У для поиска пострадавших под завалами и опыт его использования во время поисково-спасательных работ в поселке Нефтегорск. Труды всероссийской конференции "Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций", 23-26 сентября 1997 г, г. Красноярск.

  9. Дубров А. П., Ахмадеева Э. Н., Кравченко Ю. П., Калашченко Н. В., Горюхин А. С., Савельев А. В. Устройства для исследования сверхслабых электромагнитных полей биологических и технических объектов. Журнал ПАРАПСИХОЛОГИЯ И ПСИХОФИЗИКА № 1(25) 1998


прибор ИГА-1 www.iga1.ru