Применение георадара

Неразрушающие методы обследования различных сред применяются практически во всех областях. В медицине используется ультразвуковое исследование (УЗИ) для диагностирования различных заболеваний, обнаружения опухолей, новообразований. Этот же метод активно применяется в производстве металлоконструкций для контроля качества сварных швов в ответственных конструкциях.

В геологоразведке имеется целое направление прикладных дисциплин – разведочная геофизика, это различные технологии изучения строения Земли при помощи физических методов. К ним относятся гравиметрия, сейсморазведка, скважинный каротаж, термометрия и прочее. Основными проблемами неразрушающих методов являются узкая специализация, масштабность и сложность интерпретации данных. Это ограничивает сферу применения геофизических методов – они чаще всего используются при разведке полезных ископаемых, но в строительстве, инженерных изысканиях и прочих сферах их применение в большинстве случаев является невозможным или экономически нецелесообразным.

Но так было до появления современных георадаров – это специализированные комплексы для подповерхностного зондирования грунтов и различных сред, в том числе неоднородных. По принципу действия георадар схож с радиолокационными станциями, которые используются для сканирования воздушного пространства и обнаружения самолетов, а также прочих летающих объектов. Но в отличие от последних георадар работает не с короткими волнами (сантиметрового или миллиметрового диапазона), а со сверхширокополосными электромагнитными импульсами метрового и дециметрового диапазона. Эти сигналы способны пронизывать различные среды, в том числе обладающие высокой диэлектрической проницаемостью. Как и радиолокационная станция георадар обладает излучателями сигналов и принимающими антеннами. Для удобства пользования у георадара пары антенн объединены в отдельные блоки, работающие в различных диапазонах частот. Меняя эти блоки, оператор может увеличить глубину зондирования, либо повысить качество сканирования верхних разделов изучаемой области.

Георадар представляет собой портативное устройство, состоящее из нескольких компонентов:

• Антенные блоки, внутри которых располагаются излучатели и принимающие антенны.


• Блок управления – это компонент, состоящий из различных усилителей, преобразователей, проводки и прочей электроники. Главная задача блока управления – это усиление принятых сигналов, их обработка, преобразование в цифровую информацию и передача в регистрирующее устройство.


• Регистрирующее устройство – это встроенный или мобильный компьютер, в котором каждый сгенерированный и принятый сигнал сохраняется в виде трассы. Это линия, у которой каждый пиксель отображается собственным цветом (либо градиентом) в зависимости от амплитуды сигнала. Поскольку в антенном блоке имеется множество антенн, работающих на собственных частотах, то результатом зондирования становится набор трасс – радарограмма. Это плоскостной ортогональный профиль, на котором вертикальная ось показывает временной отрезок с начала отправки сигнала, а горизонтальная – длину профиля в метрах.


• Дополнительное оборудование – датчик движения, GPS-приемник, измеритель пути, транспортные тележки (для закрепления на автомобильном или водном транспорте). При помощи этих компонентов повышается многозадачность прибора – можно привязать радарограмму к плану местности или карте, исследовать водоемы и грунтовые основания для строительства линейных объектов, а также решить иные задачи.

Суть метода заключается в следующем: излучающие антенны отправляют электромагнитные импульсы в исследуемую область, где они распространяются, отражаются от границ разделов сред с различной диэлектрической проницаемостью, после чего улавливаются принимающими антеннами. Зная скорость распространения сигнала и величину его удельного затухания можно определить относительную диэлектрическую проницаемость сред, входящих в состав исследуемого профиля. На радарограмме такие среды будут выделяться градиентом или другим цветом. Так с высокой достоверностью обнаруживаются обводненные участки, карстовые пустоты, скрытые объекты.

Радарограмма во время подповерхностного зондирования сохраняется на цифровом накопителе, также ее можно наблюдать на экране регистрирующего устройства в режиме реального времени. По окончании работ радарограмма более детально исследуется в камеральных условиях, после чего составляется официальный отчет. Этот документ может использоваться как исходные данные для проектирования или разработки обоснования инвестиций, в судебных спорах, в качестве основания для принятия решений о технической возможности и экономической целесообразности строительства искусственного сооружения в заданной местности, либо разработки карьера с полезными ископаемыми (строительными материалами).

Основная задача, которую решает георадар – это геологоразведка в инженерных изысканиях и при поиске полезных ископаемых. Георадиолокационное зондирование позволяет обследовать грунты на глубину 25 метров и более, в зависимости от антенного блока и электрофизических параметров самих грунтов. По сути радарограмма в данном случае будет представлять собой продольный или поперечный профиль, на котором отчетливо видны геологические пачки слоев, обводненные участки, карстовые пустоты, скрытые объекты (валуны, погребенные фундаменты, техника и прочее). Для уточнения данных потребуется лишь контрольное бурение скважин и отбор образцов, все остальные параметры, в том числе мощности слоев, объемы залежей и прочее можно определить при помощи георадара. Следует знать, что при подповерхностном зондировании георадар перемещают по заданным профилям. Если начальная координата будет привязана к опорной точке, то отдельные радарограммы можно будет (при помощи специального программного обеспечения) объединить в единое трехмерное изображение. На объемной картинке легче обнаружить характерные очертания скрытых предметов или оценить объемы залежей и их геометрические характеристики. Первое очень важно в археологии – так можно обнаружить прямоугольные стены, куполообразные и прочие конструкции, которые будут указывать на погребенные постройки, технику, корабли и прочее. Во втором случае данные трехмерной радарограммы помогут не только определить количество полезных ископаемых, но и выбрать наиболее оптимальный способ разработки карьера.

Помимо геологоразведочных целей георадар применяется в следующих областях:

• Военное дело – георадар эффективно справляется с задачей поиска и обнаружения мин, самодельных взрывных устройств и прочих взрывоопасных предметов. Помимо районов проведения активных боевых действий георадар широко применяется для поиска взрывоопасных предметов при освоении новых земель под застройку.


• Строительство, реконструкция и различные виды ремонтов – в этих областях георадар уже давно стал незаменим – при помощи него можно быстро обнаружить скрытые инженерные сети и коммуникации, погребенные фундаменты, валуны, участки подтопления, карстовые пустоты. Помимо внеплощадочных работ георадар применяется внутри зданий и помещений, так как может зондировать монолитные, сборные, кладочные и прочие конструкции. Единственное ограничение – электромагнитные импульсы не могут пронизывать металлы. Георадар может обнаружить полости в бетоне, тайники, схроны, вентиляционные шахты, замурованные помещения. Помимо обнаружения напорных трубопроводов и канализации, георадар может определить места протечек (так как у обводненных областей сильно отличаются электрофизические параметры). В монолитных и кладочных конструкциях георадар с высокой точностью обнаруживает арматуру – в этом случае радарограмму можно будет использовать (например, при проведении реконструкции или капитального ремонта) для восстановлений схем армирования и чертежей, когда проектная документация отсутствует.


• Поиск несанкционированных врезок – георадар может обнаружить кабели и трубопроводы, независимо от материала их изготовления. Помимо этого, с помощью прибора легко обнаруживаются участки с неравномерным смешением грунта (указывает на то, что в данной области производились земляные работы). Георадар активно используется при поиске нелегальных врезок в трубопроводы (использующиеся для транспортировки углеводородов и готовых нефтепродуктов), линии электропередач, водопроводы, газопроводы.


• Кладоискательство, поиск мест захоронения, военной техники.

Узнать больше о возможностях и области георадарного обследования Вы можете на нашем сайте. Если у Вас возникнут вопросы, задайте их нашим специалистам посредством чата, либо закажите обратный звонок. Мы свяжемся с Вами в кратчайшие сроки и предоставим бесплатную консультацию по всем интересующим вопросам.