Применение электротомографии при инженерных

Применение
электротомографии при
инженерных изысканиях
в р-не г. Сочи
Опыт внедрения методики и совместных
работ кафедры геофизики геологического
факультета МГУ и ООО
«Сочитранстоннельпроект ТО-44»
ИЛЛЮСТРАЦИИ К УСЛОВИЯМ
ИЗЫСКАНИЙ


Ограничения, связанные с применением
стандартных методик ВЭЗ и ЭП при инженерных
изысканиях общеизвестны. Нет необходимости
останавливаться на них подробно.
Проблемы применения электроразведки,
связанные с конкретными ситуациями будут
понятны из иллюстрации условий, в которых
производятся изыскания под объекты
транспортного строительства в г.Сочи.
Рельеф и условия производства работ на
участках проектирования укрепительных
сооружений автомобильных дорог
• Типичный облик склонов на участке изысканий
Условия: среднегорный рельеф, частичная застройка,
техногенная переработка склонов, залесенность.
Обычная ситуация для изысканий, выполняемых, как
правило, на фоне строительства временных дорог
•
•
•
Постоянная работа техники;
Общий вид площадки;
Деформации вспомогательной площадки при
подготовке свайного ростверка (справа)
Общий вид склонов на участке изысканий под
разработку проекта автомобильной дороги в Красной
Поляне (по программе Олимпийских объектов)
Основные задачи при решении которых
применялась электротомография

Изучение структуры оползневых
склонов с целью оценки их
устойчивости, включая:





Определение мощности слоя
смещённых грунтов;
Определение глубины залегания и
формы поверхности смещения;
Определение зоны отрыва в
головной части;
Картирование кровли коренных
пород под оползневыми грунтами;
Выявления очагов обводнения.

Изучение строения коренных
склонов для оценки инженерногеологических условий:





Картирование субвертикальных
зон и границ связанных:


С тектоническими нарушениями;
Со сменой литологического типа
разреза.
Определение преобладающего
направления падения и мощности
слоев;
Выявление смещенных блоков и
пакетов коренных пород на склоне;
Выявление участков обводнения в
условиях развития вод трещинного
типа спорадического
распространения;
Выявление и оценка мощности зоны
выветривания, поиск элювиальных
карманов (включая линейные зоны,
развивающиеся по тектоническим
нарушениям).
Инженерно-геологические условия
•
•
•
•
Преобладающей горной породой в районе работ являются аргиллиты
сочинской свиты олигоцена, также широко распространен слоистый тип
разреза, представленный чередованием аргиллитов и песчаников.
Преобладают аргиллиты («сланцевые глины») – хрупко-пластичные
породы, которые при тектонических дислокациях подвержены
значительному дроблению и подвижкам блоков по напластованию.
Блоковый тип разреза характерен не только для зон тектонических
нарушений, но и для всего поля развития олигоценовых пород.
Как результат - в районе широко развиты структурные оползни
блокового типа, часто представленные в разной степени
выветрелыми и, часто, крупными блоками коренных пород, смещение
которых представляет серьёзную опасность для строительства.
Характерные оползневые
деформациии склонов в Сочи
Геоэлектрическая характеристика
типичного разреза
 Характерные гистограммы
распределения значений
УЭС (Ом*м), построенные по
результатам электротомографии для типичных
разрезов с преобладанием
аргиллитов и подчинённым
распространением
песчаников
Распределение УЭС в разрезе
•
•
•
Структура коренного массива аргиллитов, отражающая
вертикально-слоистую неоднородность, установленную
по распределению УЭС в массиве;
Построение выполнено с учетом анализа гистограмм
распределения УЭС (при наличии узкого максимума в
диапазоне (15-19 Ом*м);
Верхняя часть разреза, представленная суглинками
залегающими на эллювиальных грунтах, имеет
характерный для электротомографии, сложный вид.
Примеры решения задач



Картирование структуры оползневого массива в крутом борту склона р.
Цанык. Объект: “Проектирование а/д «Дублер курортного проспекта»”
Профиль поперек долины реки, с прокладкой линии через русло.
Полевые работы выполнены комплектом аппаратуры
ООО «Северо-Запад» «МЭРИ» - «АСТРА» с коммутатором COMх64
Определение условий залегания
коренных пород


Профиль на склоне крутизной до 25-30 градусов, отработан с целью
оценки условий залегания коренных пород на участке, выше
проектируемой подпорной стены.
Комплект аппаратуры «МЭРИ» - «АСТРА» с коммутатором COMх64.
Оценка инженерно-геологических
условий проектируемых порталов
транспортных тоннелей
линия пересечения профилей
•Выявлена тектоническая граница, отвечающая смене литологического
типа разреза на контакте пород Хостинской и Сочинской свиты.
•По системе ортогональных профилей выполнено уточнение элементов
залегания аргиллитов и песчаников.
Разрез 1-1
Изыскания под проект строительства автомобильной дороги в
п.Красная Поляна. В средней части разреза выявлен очаг
накопления глыбового коллювия над зоной аномалии, приуроченной
к тектоническому нарушению. Хорошо видна зона проработки в
коренных грунтах, связанная с глубинным геологическим объектом
(в связи с большой глубиной бурением не заверялась).
Комплект аппаратуры «МЭРИАстра» с коммутатором COMх64
(ООО «Северо-Запад»).
Обработка ipi2xWIN (А.А.Бобачёв)
Res2dinv (Geotomo, Малайзия)
Результаты работ со станцией
Syscal-Pro








Результаты изучения разреза по трассе тоннеля по одному из
дублеров Курортного пр-та г. Сочи.
Работы проведены со станцией Syscal-Pro.
Длина каждого профиля 355 м. Шаг между точками
зондирований 5 метров.
На каждом профиле было сделано 3200 измерений с
комбинированной трех электродной установкой.
На рисунках показаны результаты обработки в ipi2win и
результаты 2D инверсии по трем продольным профилям,
проходящим по осям тоннелей.
Расстояние между профилями 25 м.
Поперечный профиль проходит в районе портала тоннеля.
Изолинии идут в геометрической прогрессии с коэффициентом
1.19.
Картирование структурного
оползня
•
По результатам структурных построений задан уточняющий (секущий)
профиль по которому установлена предполагаемая поверхность
смещения «пласт по пласту», в последствии заверенная бурением.
Влияние помех
►
►
Определённые проблемы применения электротомографии
возникают в связи с «объемным» характером поля, что
приводит к боковому эффекту и создает трудности применения
метода вблизи коммуникаций, особенно при движении вдоль
источника помех.
Внизу: влияние свайного поля ростверка при обследовании с
целью выявления причин деформаций подпорной стены
Эффект от действующей линии
ЛЭП (профиль под опорой)
Геоэлектрические разрезы на участках,
насыщенных коммуникациями
Электротомография
некоторые итоги внедрения

Преимущества:





Возможность изучения сложно
построенных разрезов;
Высокая производительность и
технологичность;
Возможность прямой
интерпретации результатов 2D
инверсии;
Возможность получения
интерпретируемых материалов
при работе в условиях
пересеченного горного
рельефа;
Простота создания протоколов и
возможность работы с разными
типами установок.

Ограничения:



сложность применения вблизи
коммуникаций (возможно
использование для обнаружения
коммуникаций);
Сложность точного определения
положения горизонтальных
границ и мощности слоев
(возможна интерпретация
обычных кривых ВЭЗ,
получаемых из исходных
данных);
Ограничение максимальной
глубины средней частью
профиля (устраняется при
организации выносов или при
работе с перекрытием
расстановок).



Первый профиль
электротомографии с
аппаратурой «МЭРИ-Астра» и
коммутатором COMх64 был
отработан под методическим
руководством А.А.Бобачева
(МГУ) в сентябре 2008 года;
К апрелю 2009 года
собственными силами СТТП
ТО-44 выполнены изыскания
с применением
электротомографии, более
чем на 20-ти объектах.
Технология успешно
работает. Использование
материалов 2D инверсии
геологами вошло в норму
практики инженерных
изысканий.
Применение
электротомографии при
инженерных изысканиях
в р-не г. Сочи





Бобачев А.А., МГУ, Геологический факультет,
кафедра геофизики
Власов В.В., ООО «Сочитранстоннельпроект ТО-44»
Литература.
Бобачев А. А., Горбунов А.А., Модин И.Н., Шевнин В.А.. Электротомография
методом сопротивлений и вызванной поляризации. Приборы и системы
разведочной геофизики. 2006, N02, 14-17.
Бобачев А.А., Модин И.Н. Электротомография со стандартными
электроразведочными комплексами. Разведка и охрана недр. 2008, N1, 43-47.