Опыт использования прибора ИГА-1 для исследования геодинамики трассмагистральных газопроводов, при проектировании и подготовке площадок под строительство и для обнаружения захоронений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Опыт использования прибора ИГА-1 для исследования геодинамики трасс магистральных газопроводов, при проектировании и подготовке площадок под строительство и для обнаружения захоронений

Исследования тектонических разломов земной коры, карстовых и геодинамических процессов, в том числе на трассах магистральных газопроводов, для диагностики и предсказания техногенных катастроф в настоящее время проводятся с большим объемом оборудования, требующего многочисленного персонала, подвижного носителя и сложной математической обработки. Поиск и обнаружение биологических останков в настоящее время является не решенной мировой проблемой.

В период 1990…2007 г. были разработаны и опробованы ряд модификаций приборов ИГА-1 для измерения сверхслабых электромагнитных полей естественного поля Земли и искажений этих полей вносимых от поглощения и переизлучения различными объектами. Приборы, представляют из себя селективные приемники электромагнитных полей в диапазоне 5…10 кгц, с вычислением интеграла фазового сдвига на измеряемой частоте (http://iga1.ru/pribor.html). Принцип действия прибора ИГА-1 похож на радиоволновые миноискатели, только нет излучателя, которым является естественный фон Земли и более низкий диапазон частот. ИГА-1 фиксирует искажение электромагнитного поля в местах неоднородностей грунта и при наличии под землей каких либо предметов, и предназначен для поиска геологических разломов, пустот, водяных жил, трубопроводов и человеческих останков по изменению фазового сдвига на границе перехода сред. Глубина обнаружения трубопроводов, пустот - до 20 метров, человеческих тел и малоразмерных предметов до 3 метров, водяные жилы обнаруживаются на глубине до 60 метров, карстовые образования до 300 м

В качестве выходного параметра прибора используется интеграл фазового сдвига на частоте приема, величина которого изменяется на границе перехода сред (грунт-труба, грунт-пустота). Прибор выполнен в виде переносного измерительного датчика с визуальной индикацией. Питание прибора может осуществляться как от автомобильного аккумулятора (12 В), так и от автономного портативного аккумулятора или батареи (потребляемая мощность 5 W). Вес всей аппаратуры не превышает 5 кг, вес измерительного датчика не более 1, 2 кг.

Для поиска нарушений и неоднородностей грунта при проектировании и подготовке строительных площадок с помощью прибора ИГА-1 был разработан специальный способ его применения.

Недостатками известных способов [1] являются низкие функциональные возможности и ограниченная сфера применения, поскольку известные способы имеют активный характер, то есть требует предварительного размещения специального оборудования на площадках, подлежащих поиску, либо использование радиолокационного оборудования, что имеет низкую точность вследствие небольшой глубины проникновения зондирующих радиоволн сверхвысоких частот и высокую стоимость (например американский георадар стоит около 100 тыс. долларов).

Разработанный способ основан [2-7] на способности геофизических либо антропогенных неоднородностей разрывного характера (трещины, пустоты, водяные жилы), независимо от времени их образования, искажать фазовые характеристики фонового электромагнитного поля, имеющего характер шума с распределенным непрерывным спектром в диапазоне сверхдлинных радиоволн на определенных фиксированных частотах. Эти искажения превышают, как правило, на несколько порядков искажения поля от непрерывных неоднородностей грунта, связанных с пространственным изменением его компонентов, что позволяет достаточно легко дифференцировать их друг от друга по уровню вносимых ими фазовых искажений. Это обеспечивает высокую помехозащищенность способа, недостижимую любыми другими известными из литературных источников способами, основанными, как правило, на амплитудных, а не на фазовых измерениях, что позволило, в свою очередь, в значительной мере увеличить общее усиление и повысить чувствительность до предела, при котором без труда обнаруживаются различия в характеристиках полевого фона вблизи аномалий. Высокой помехозащищенности способа способствует также тот факт, что прием шумовых сигналов осуществляют по их электрической, а не магнитной компоненте за счет предложенных операций способа. Пассивный характер способа, отсутствие необходимости предварительного размещения какого-либо оборудования на площадках поиска, а также возможность достаточно четкого различения искажений поля, вызванных аномалиями, от других неоднородностей грунта, обеспечивает значительное расширение функциональных возможностей, так как позволяет осуществлять поиск дефектов строительных площадок на больших поверхностях в различных климатических условиях. Это позволяет достаточно точно прогнозировать текущее состояние будущих конструкций, что не позволяет производить ни один из известных способов. Стабильное различение сигнала на фоновом уровне при этом отмечалось всякий раз при нахождении объектов поиска на глубине до 5 м и более. В результате этого появляется сигнал интеграла разности фаз, который продолжает изменяться вплоть до насыщения интегрирующего устройства, что легко фиксируют известными индикаторными устройствами. Повторяя операции поиска многократно, фиксируют контур аномалии при необходимости, при этом следующее новое перемещение антенны в сторону дефекта производят в направлении ортогональном к его контуру или близком к нему.

Предлагаемый способ [2-7] обнаружения дефектов при проектировании и подготовке строительных площадок по сравнению с известными обладает следующими преимуществами:

- обладает значительно более широкими функциональными возможностями за счет дополнительно введенных операций, выполняемых в предложенной последовательности по предложенным условиям, т.к. позволяет применять его для поиска объектов при любых видах поверхностей - снежных, песчаных, горных, при разрушениях и обвалах построек и т.д., в том числе происшедших неожиданным и непрогнозируемым образом;

- малой зависимостью от количества и характера неоднородностей в засыпанном грунте, поскольку способ позволяет отстраиваться от помех подобного рода и проводить целенаправленную настройку на поиск аномалий;

- широкими эксплуатационными возможностями, удобством применения, поскольку не требует предварительного размещения вблизи объектов поиска какого-либо оборудования;

- высокой помехозащищенностью и чувствительностью за счет использования шума в качестве полезного сигнала, оценки его по электрической составляющей, применения фазовых измерений, являющихся самими по себе высоко помехозащищенными, а также за счет того, что функциональная развязка по операциям способа позволяют реализовать очень высокие значения коэффициентов усиления;

- значительной простотой осуществления, дистанционностью и бесконтактностью с грунтом при поиске, что в значительной мере сокращает время поиска по сравнению с известными способами;

- возможностью бесконтактного поиска аномалий пассивным путем без использования внешних излучений, что не позволяет ни один из известных способов;

- высокой точностью обнаружения аномалий, позволяющей производить определение контуров проекций объектов поиска на поверхность грунта.

По сравнению с известными устройствами, предлагаемое устройство ИГА-1 для обнаружения дефектов при проектировании и подготовке строительных площадок обладает следующими преимуществами:

- значительно более широкими функциональными возможностями за счет введения дополнительных элементов, соединенных предложенным образом, позволяющих использовать устройство автономно независимо от характера аномалий, их строения, а также независимо от типа, характера и происхождения насыпанного на них грунта;

- значительно лучшими эксплуатационными характеристиками, ввиду малых весогабаритных показателей, высокой степени автономности (возможно выполнение в виде лёгкого ручного прибора), значительной простоте работы с предлагаемым устройством, не требующей какой-либо специальной квалификации;

- высокой помехозащищенностью, благодаря чему не требуется экранирование, специальное заземление и т.д.:

- простотой конструкции, отсутствием дефицитных и дорогостоящих материалов и деталей, высокой степенью технологичности, то обеспечивает низкую себестоимость устройства и хорошую воспроизводимость его в массовом масштабе.

Пример 1

БАШТРАНСГАЗ (ООО» ДИАКОНТ»), г. Уфа

Результат исследования трассы магистрального газопровода с помощью прибора ИГА-1 в районе Уральских гор, где показано совпадение карстового образования в районе газопровода и водного потока пересекающего газопровод в месте произошедшей аварии 20.01.2006 г.

тектонический останки геодинамика газопровод

Пример 2.

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, г. Нижний Новгород. Определялись причины разрушения фундамента при восстановлении храма Николая Угодника в Арзамасском женском монастыре. С помощью модификации прибора ИГА-1 «Универсал» путем применения его предложенным образом в результате проведенных исследований было выяснено, что через проекцию фундамента проходила водяная жила. Локализация жилы была определена с указанием её контуров. Скорость перемещения антенны составляла 0,5 м/с.

Пример 3.

ООО «Медико-экологическая фирма Лайт-2», г. Уфа, совместно с архитектором Халиуллиным Р.И. По заказу МЧС РБ (1996 г.) было проведено обследование с помощью модификации прибора ИГА-1 «Универсал» путем применения его предложенным способом площадки под строительство нового трамплина в черте г. Уфы. Обнаружена проходящая через проекцию площадки водяная жила с фиксацией её контуров (рис. 1). Однако эта информация не была принята во внимание, а 4 года назад (в 2003 г.) в месте прохождения обнаруженной водяной жилы произошло обрушение готовой конструкции в процессе строительства.

Пример 4

Институт Башкирдортранспроект, г. Уфа

Исследование причины разрушения автодороги на 72 км Уфа-Оренбург с помощью прибора ИГА-1

Пример 5

ООО «Медико-экологическая фирма Лайт-2», г. Уфа по просьбе правоохранительных органов Екатеринбурга.

Обнаружение захоронений в лесу в районе Нижнеисетского кладбища г. Екатеринбурга, крестиками показаны 4 обнаруженных аномалии, похожие на старые могилы. [8, 9].

Пример 6

ООО «Медико-экологическая фирма Лайт-2», г. Уфа, совместно с батальоном МЧС г. Стерлитамак, обнаружение пострадавших в пос. Нефтегорск (Сахалин) после землетрясения в 1995 г.

При разборке завалов дома №18 после землетрясения в г. Нефтегорске, происшедшего в мае 1995 г. на уровне второго этажа нами разыскивались пять членов семьи находящихся под завалами (плитами и обломками стен и перекрытий и деревянных полов). Оставшись в живых, глава семьи показал место нахождения квартиры, но не знал где искать тела погибших. С помощью прибора ИГА-1 путем применения его описанным выше способом был проведен поиск возможного расположения погибших родственников. Скорость перемещения антенны составляла 0,5 м/с. Было определено пять предположительных мест нахождения тел погибших с указанием их контуров. После разборки завалов в указанных местах оказалось, что в четырех местах были обнаружены тела погибших, а в пятом месте находилось белье и верхняя одежда из раздавленного шифоньера. При повторном поиске был указан контур последнего члена погибшей семьи (младшего сына), что подтвердилось при последующей разборке завала. Всего в Нефтегорске с помощью прибора ИГА-1 было обнаружено около 30 погибших.

Пример 7 Фонд поисковых отрядов Республики Башкортостан.

При проведении поисковых исследований (2003 г.) в районе боев 1-й отдельной горно-стрелковой бригады в период Великой Отечественной войны, в Кировском районе Ленинградской области с помощью прибора ИГА-1 было опробована возможность обнаружения засыпанных окопов, блиндажей и захоронений, а также боеприпасов. Было установлено, что прибор ИГА-1 реагирует на боеприпасы и металлические предметы аналогично миноискателю ИПМ. Для обнаружения пустот и захоронений, вначале необходимо обнаружить и убрать весь металл с исследуемого места, затем производится обнаружение пустот и захоронений. Для селективной избирательности (только пустоты или человеческие останки) необходимо проводить дальнейшую модернизацию и совершенствование прибора ИГА-1.

Актуальность данной тематики заключается в том, что в настоящее время нет портативных и надежных приборов позволяющих определить расположение аномалий грунта и отсутствуют какие-либо методики оценки степени влияния этих аномалий на возводимые строительные конструкции и их текущее состояние в будущем. Кроме того, практически отсутствуют методики и аппаратура для восстановления причин уже происшедших разрушений, вызванных подземными естественными либо антропогенными дефектами грунта непосредственно под строительными площадками и в их ближайших окрестностях. Фирмой «Лайт-2» с 1994 г. организовано производство приборов ИГА-1 на базе оборонных предприятий. C помощью прибора ИГА-1 можно определять трубопроводы, пустоты, подземные ходы, геофизические аномалии и дефекты подземного грунта естественного и антропогенного происхождения. По поиску человеческих останков прибор ИГА-1 прошел апробацию в поселке Нефтегорск (1995 г.) после землетрясения было найдено около 30 погибших. В Екатеринбурге (1996 г.) по линии МВД проведена работа по обнаружению трупов замурованных в автодорогу Сибирский тракт и захоронений в лесу в районе Нижнеисетского кладбища. При восстановлении взорванного монастыря в Башкирии в районе Уральских гор (2003 г.) было обнаружено несколько десятков дореволюционных могил, засыпанных битым кирпичом, и среди них обнаружена могила основательницы монастыря иегумении Серафимы по признаку, что могила внутри имела каменную кладку, что подтвердилось раскопками [8, 9].

Исследования тектонических разломов земной коры, карстовых и геодинамических процессов, в том числе на трассах магистральных газопроводов, с помощью приборов ИГА-1 проводились в процессе инженерных и градостроительных изысканий в ОАО ПГП «Тула-недра», «Уфа-Архпроект», ООО «Диаконт» (Баштрансгаз), кафедрой трубопроводов УГНТУ (г. Уфа), НПО ЭИТЕК (работают с Кавказтрансгазом), г. Москва, Западно-Сибирским филиалом НИИ Геологии нефти и газа СО РАН, г. Тюмень. Получены результаты полевых исследований, которые позволяют определить наиболее опасные участки, где могут иметь место просадка зданий и сооружений, а также может произойти механическое повреждение, повышенный износ и стресс-коррозия газопроводов. Приборы ИГА-1 для геологов, кроме стрелочной индикации, фиксирующей границу аномалии, имеют цифровую индикацией фона электромагнитного поля, позволяющую проводить некоторую идентификацию исследуемых аномалий. Со всеми организациями поддерживается связь, участие в испытаниях, устранение замечаний и доводка аппаратуры, результаты в дальнейшем будут опубликованы.

Использованные источники

тектонический останки геодинамика газопровод

1. А.C. №1809367, МКИ G 01 №5/00, BO6 B 1/06, 1993.

2. А.С. (СССР) №321662c - 1990 г. Способ исследования электростатических полей поверхностей Кравченко Ю.П. и др.

3. А.С. (СССР) №1828268 от 13.02.1990 г. Способ исследования электростатических полей поверхностей, Кравченко Ю.П. и др.

4. Патент РФ №2080605 от 27.05.1997 г. Способ исследования электромагнитных полей поверхностей, Кравченко Ю.П. и др.

5. Полезная модель №2448 от 16.05.1997 г. Устройство для электромагнитной разведки, Кравченко Ю.П., Савельев А.В. и др.

6. Патент РФ №2119680 от 27.09.1998 г. Способ геоэлектромагнитной разведки и устройство для его реализации. Кравченко Ю.П., Савельев А.В. и др.

7. Патент РФ №2116099 от 27.07.1998 г. Способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления. Кравченко Ю.П., Савельев А.В. и др.

8. Кравченко Ю.П., Савельев А.В. Прибор ИГА-1У для поиска пострадавших под завалами и опыт его использования во время поисково-спасательных работ в поселке Нефтегорск. Труды всероссийской конференции «Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций», 23-26 сентября 1997 г., г. Красноярск.

9. Справки из уголовного дела №945802. г. Екатеринбург, 1996 г.

10. И.З. Бикбаев Научно-техническая организация поисковых работ пропавших без вести в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг., г. Уфа, 2004 г.

10. Кравченко Ю.П. Опыт использования приборов ига-1 для геоэкологических исследований и подземной разведки. Тезисы докладов Международного семинара «Геодинамика и сейсмичность Средиземноморско-Черноморско-Каспийского региона», Евро-Азиатское Геофизическое общество, Краснодарское краевое отделение ЕАГО, г. Геленджик 2006 г.

Размещено на Allbest.ru