Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А.
Трофимука СО РАН разработали и успешно применяют технологии для оценки
технического состояние различных объектов и инженерных сооружений: от рельсов и
столбов до зданий и мостов. Используя метод стоячих волн, геофизики комплексно
исследуют конструкции или постройки, находят дефект и выявляют его
причину.
Метод пассивных сейсмических стоячих волн основан на измерении
собственных колебаний какой-либо конструкции под влиянием естественных сил без
воздействия активных источников. Исследователи регистрируют акустический шум на
поверхности исследуемого объекта. Далее из этого шума выделяют стоячие волны и
интерпретируют их параметры с помощью специальной программы. Для такой работы
ученые используют геофизические датчики собственного производства, которые
устанавливаются на сооружения и фиксируют частоту и амплитуду колебаний. Используя
эту информацию, специалисты могут определить зону, в которой произошла
деформация, а также найти точное расположение каверн или трещин в какой-либо
конструкции. Если применять этот инструмент вместе с геофизической электротомографией
грунтового основания, то можно получить информацию о потенциальной потере устойчивости
постройки из-за действия внешних источников.
Ученые исследуют рельсы
«Мосты можно назвать флагманами среди наших объектов изучения, вокруг
них сосредоточены основные проекты по оценке технического состояния. По инициативе
ООО “Газпромтранс” мы совместно с электроразведчиками исследовали мосты, которые
пересекают малые реки по линии “Обская — Бованенково” в Ямало-Ненецком
автономном округе и расположены в условиях вечномерзлотных грунтов. Проверив
длину свай и их устойчивость, волны сжатия и расширения, а также колебания
вдоль мостов с помощью нашей методики, мы определили проблемные зоны и сваи висячего
типа, которые держат нагрузку за счет сил трения грунта об их боковую поверхность.
На одном из объектов четко выделились дефекты: в многолетнемерзлых породах лед
начинает таять, и мосты просаживаются, что подтвердили данные электротомографии.
Применяя два этих инструмента оценки состояния сооружений в комплексе, мы
получаем дополняющие друг друга сведения, благодаря которым вырисовывается полная
картина устойчивости конструкции», — рассказывает старший научный сотрудник
лаборатории динамических проблем сейсмики ИНГГ СО РАН кандидат технических наук
Константин Владимирович Федин.
Помимо мостов, новосибирские геофизики проверили сейсмоусточивость
одного из производственных зданий в Кемерове, где с помощью методов пассивной
сейсморазведки на стоячих волнах определили устойчивость свай фундамента,
глубины их погружения, скрытые дефекты сооружения и обводненность грунтов. В
результате специалисты выявили три аномальные зоны в фундаменте, а также
заключили, что всё подполье и грунт до шести метров находятся в воде. По
оценкам ученых, остаточный ресурс здания составил 83 %. По нормативам
строительных норм и правил (СНиП) безопасная эксплуатация объектов
гарантируется при остаточном ресурсе, превышающем 50 %. На основе данных
исследователи формируют рекомендации по устранению повреждений и прогнозируют
ситуацию на ближайшие месяцы.
Другой интересной задачей ученые называют проверку рельсов, произведенных
Новосибирским стрелочным заводом, на наличие внутренних каверн и трещин. С помощью
геофизических датчиков и обычного молотка специалисты определили частотные характеристики
образцов и выявили внутреннее повреждение рельсов.
«Наши разработки позволяют сэкономить время и ресурсы в некоторых
случаях. Мы проводили оценку железнодорожных столбов. Для того чтобы понять,
присутствует ли вода внутри нижней части столба и определить начало деградации
цемента, нам достаточно одной минуты, тогда как у рабочих на проверку одного
объекта уходит около часа. Еще одно преимущество нашего инструмента —
возможность передачи данных в реальном времени: разработчик геофизических
датчиков научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики Аркадий
Николаевич Дробчик также создал для этого компьютерную программу, позволяющую
видеть на карте расположение установленных датчиков и снимать с них показания»,
— отметил Константин Федин.
По мнению ученых, метод пассивных стоячих волн открывает новые
возможности в диагностике инженерных сооружений и других конструкций.