Труды КНЦ (Технические науки вып. 2/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 2. С. 93-100. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 2. P. 93-100. Полевые измерения в широком диапазоне частот проводятся для того, чтобы уточнять и подтверждать частотно-зависимые модели грунта. Поэтому важно избегать ошибок при измерениях. Большинство ошибок, по крайней мере на низких частотах, можно избежать, используя подходящий метод измерений, например, как в [4]. Четырехэлектродный метод позволяет избавиться от приэлектродных эффектов (поляризации) и контактного сопротивления, характерного, например, для метода с полусферой [5]. Причем диполи следует располагать перпендикулярно, чтобы обеспечить низкую электромагнитную связь между измерительными цепями [6], что особенно важно, когда измерения проводятся на частотах порядка нескольких МГц. Для данного метода измерений, впрочем, как и для других известных методов, характерно существование нежелательных электромагнитных эффектов. Эти эффекты носят емкостный и индуктивный характер. Емкостные эффекты подобны тем, что были описаны в лабораторных измерениях в [7]. Паразитная индуктивность возникает из-за самоиндукции электромагнитного поля в приповерхностной области грунта при протекании тока по проводам, соединяющим электроды и источник тока (напряжения), ее величина пропорциональна проводимости грунта, частоте и квадрату длины потенциального провода [8]. В [3] было показано, что на частотах от 100 кГц и выше электромагнитные эффекты могут вносить существенную ошибку в измеряемое удельное сопротивление грунта. Также было отмечено, что их величина зависит от глубины исследования. Глубина же зависит от геометрических параметров установки. Цель данной работы заключается в том, чтобы оценить влияние высокочастотных электромагнитных эффектов на результаты измерений в зависимости от глубины исследования в частотном диапазоне от 100 кГц до 4 МГц. Для этого были проведены расчеты для различных расстояний между диполями четырехэлектродной установки на одно-, двух- и трехслойных моделях грунта. Рассматривались только вертикальные неоднородности. Методы Оценить влияние высокочастотных эффектов удобно с помощью расчетных методов, поскольку можно провести множество расчетов для различных параметров установки и грунта, что в полевых условиях было бы затруднительно. Для расчетов использовался метод конечных разностей во временной области (finite difference time domain (FDTD) method) [9]. Типичная установка для полевых измерений частотно-зависимых параметров грунта с перпендикулярным расположением питающих и измерительных электродов приведена на рис. 1, a. На рис. 1, b изображен вид расчетной модели сверху. Top view b) Рис. 1. Четырехэлектродный метод с перпендикулярным расположением диполей: a — типичная установка для полевых измерений; b — расчетная модель (вид сверху) Fig. 1. Four electrode method with perpendicular dipole-dipole arrangement: a — typical field measurement setup; b — calculation model (top view) © Бороздина Е. Д., 2024 94