Введение к работе
Актуальность работы
Территория Среднего Приобья представлена сложными грунтово-геологическими условиями (переувлажненные грунты, вечная и островная мерзлота, заболоченные и засоленные грунты и т.д.). Для строительства земляных сооружений необходимо учитывать физико-механические характеристики как материковых грунтов ненарушенной структуры в основаниях, так и грунтов нарушенной структуры в теле возводимых грунтовых сооружений.
В настоящее время на стадии обследования линейных сооружений используются разрушающие и неразрушающие способы определения физических свойств грунтов.
Определение физико-механических показателей, а также дефектов грунтовых массивов при разрушающем способе производится взятием образцов материалов посредством бурения. Окончательные результаты получают только после проведения лабораторных исследований, требующих большой трудоемкости и значительных затрат времени. Такая методика не позволяет оперативно получить полный объем информации для назначения надежных способов и методов строительно-монтажных работ и сдерживает строительный процесс на длительное время.
Неразрушающие способы основаны на различных геофизических методах. Их применение позволяет сократить или устранить необходимость бурения, но требует наличия современной техники и методики, позволяющей получать информацию в течение нескольких часов.
Одним из наиболее перспективных геофизических методов является георадарная съемка. Но существенный недостаток этого метода заключается в том, что для получения окончательных результатов оператору необходимо провести трудоемкую камеральную обработку (дешифровку) георадарной съемки.
Объект исследования: грунтовые насыпи строительных площадок, земляное полотно автомобильных, железных дорог и гидротехнических сооружений.
Предмет исследования: закономерности прохождения
электромагнитных волн в грунтовом массиве.
Цель работы
Установление закономерностей влияния физических свойств грунтов на параметры электромагнитных колебаний и разработка алгоритма обработки сигналов георадарной съемки для упрощения дешифровки радарограмм.
Основные задачи исследований:
Проанализировать современные способы и методы мониторинга грунтовых оснований и массивов;
Уточнить математическую модель влияния физических свойств грунтов на параметры электромагнитных волн;
Провести лабораторные и полевые исследования грунтов при помощи подповерхностного зондирования для уточнения теоретической модели;
Разработать алгоритмы автоматизированной обработки результатов георадарной съемки для упрощения процедуры дешифровки радарограмм.
Методы решения задач. При решении поставленных задач использовались методы, существующие в рамках классической физики, геофизики, механики грунтов, математического моделирования, натурного моделирования и эксперимента, теории вероятности и математической статистики, с широким применением компьютерных технологий.
Натурные работы проводились на реальных объектах в Тюменской области.
Научная новизна:
Уточнены факторы, влияющие на прохождение электромагнитных волн в грунте с учетом его компонентов;
Получена зависимость диэлектрической проницаемости грунта от его влажности;
Предложен алгоритм по определению влажности грунта на основе уточненной формулы зависимости диэлектрической проницаемости грунта от содержания воды.
Основные защищаемые положения:
Математическая модель зависимости диэлектрической проницаемости грунта от содержания воды;
Алгоритм определения содержания воды в грунте;
Методика определения содержания воды в грунте.
Практическая ценность данной работы:
Использование для проведения полевых изысканий и мониторинга промышленных площадок и грунтовых насыпей автомобильных и железных дорог в зоне вечной мерзлоты, на заболоченных территориях и в обычных условиях как грунтов нарушенной, так и ненарушенной структуры;
Определение физико-механических свойств грунтов и деформации насыпи, объемы грунтовых штабелей, уложенных на слабые основания;
Проведение контроля качества устройства промышленных площадок и грунтовых насыпей автомобильных и железных дорог.
Реализация результатов работы:
Научные и практические результаты диссертационной работы использованы при строительстве, обследовании и паспортизации на объектах следующих организаций:
ТНК-Уват, 2007- 2011гг. (грунтовые площадки и штабели, автомобильные дороги на Усть-Тегусском и Урненском месторождениях);
Salym Petroleum Development, 2010г. (автомобильные дороги на Западно-Салымском, Верхне-Салымском, Ваделупском месторождениях);
Управление автомобильных дорог ХМАО, 2005г. (автомобильная дорога г. Ханты-Мансийск - пос. Горноправдинск; автомобильная дорога г. Тюмень - г. Ханты-Мансийск);
Администрация г. Тюмени, 2010 - 2011гг. (улицы г.Тюмени, берег р.Тура);
5. Тюменском государственном архитектурно-строительном университете (ТюмГАСУ) при выполнении дипломных работ, в курсе лекций «Реконструкция автомобильных дорог» у студентов по специальности 270205.65 «Автомобильные дороги и аэродромы», специализация «Автомобильные дороги». Апробация работы:
Научно-методические семинары кафедры «Автомобильные дороги и аэродромы», в 2003-2010 гг.;
Выставка ДОРОЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО 8-10.11.2006, г. Тюмень;
Выставка ДОРОЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО. 13-16.11.2007, г. Тюмень;
Конференция «Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения», Казань, КГ АСУ, 2008;
Научно-методические семинары в ООО «Логические системы», г. Москва, г. Жуковский, г. Раменское, 2005-2010 гг.
По материалам диссертационных исследований опубликовано 10 печатных работ, из них 2 в журналах из списка ВАК. Личный вклад автора:
Уточнение математической модели влияния физических свойств грунтов на параметры электромагнитных волн;
Разработка методики проведения лабораторных и полевых исследований;
Проведение и получение результатов лабораторного и натурного эксперимента, их анализ и обобщение;
Уточнение теоретической математической модели путем введения эмпирических коэффициентов, учитывающих особенности грунтов Среднего Приобья;
Уточнена методика дешифровки радарограмм для определения влажности при помощи георадарного зондирования.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, библиографического списка, включающего 109 наименований. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 75 рисунка, 7 таблиц.
