Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №3.

Естественные и технические науки УДК 550.837.76 (470.21) ИННОВАЦИОННЫЕ ГЕОРАДАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗУЧЕНИЯ ПОДПОВЕРХНОСТНОЙ СТРУКТУРЫ И СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Н.Н. Мельников, А.И. Калашник Горный институт КНЦ РАН Аннотация Изложены методические подходы к проведению современных, высокотехнологичных и информативных неразрушающих георадарных определений для целей подконтурного зондирования (профилирования) горно-геологических сред, изучения подповерхностной структуры и состояния природно-технических систем. Приведены результаты георадарных съемок на экспериментальных участках Хибинского и Ковдорского горнорудных районов, на о. Шпицберген, а также в переходной зоне «суша - водоем». Проведенные исследования с применением инновационных георадарных технологий убедительно показали, что георадарные определения для целей подконтурного зондирования (профилирования) участков массивов горных пород (природно-технических систем) являются наиболее современным, высокотехнологичным и информативным средством неразрушающих измерений, позволяющим получать результаты в режиме реального времени и с привязкой данных к GPS. Георадарные определения высокоинформативны как для естественных грунтовых и породных массивов, так и для искусственных грунтовых сооружений, дамб, плотин, оснований (фундаментов) и позволяют осуществлять оценку исходного (первоначального) состояния и структуры, а также мониторинг развития деформационных процессов, развитие трещиноватости, изменения структуры и т.п. природно-технических систем. Ключевые слова: инновации, георадарные технологии, природно-технические системы, подповерхностное зондирование, изучение структуры, мониторинг. Подповерхностное зондирование природно-технических систем с использованием радиолокационных комплексов (в общепринятой терминологии - георадара) основано на использовании классических принципов радиолокации [1]. Антенной георадара излучаются сверхкороткие электромагнитные импульсы (единицы и доли наносекунды), имеющие 1.0-1.5 периода квазигармонического сигнала и достаточно широкий спектр излучения. Центральная часть сигнала определяется типом антенны. Выбор длительности импульса определяется необходимой глубиной зондирования и разрешающей способностью георадара. Для формирования зондирующих импульсов используется возбуждение широкополосной передающей антенны перепадом напряжений (ударный метод возбуждения). Излучаемый в исследуемую среду импульс отражается от находящихся в ней предметов или неоднородностей, имеющих отличную от среды диэлектрическую проницаемость или проводимость, принимается приемной антенной (рис. 1), далее усиливается в широкополосном усилителе и преобразуется в цифровой код для обработки. В результате обработки полученная информация отображается в виде волнового или плотностного профиля - радарограммы. Георадарные определения в настоящее время получают широкое применение в различных областях, среди которых в первую очередь необходимо выделить горное дело, транспортное, промышленное и гражданское строительство, экологию и др. Применение георадарных определений позволяет строить геологические разрезы; определять положение уровня грунтовых вод, толщину льда, глубину и профиль дна рек и озер; определять границы распространения полезных ископаемых, положение карстовых воронок и пустот; выявлять локальные проявления месторождений полезный ископаемых. Для задач горного дела почвенное 4