Сейсмотомографические исследования грунтов при инженерно-геологических изысканиях

В целях обеспечения экологической безопасности крупных техногенных объектов актуально детальное изучение состояния грунтов насыпных инженерных сооружений (железнодорожных и автодорожных насыпей, гидротехнических сооружений и т. п.), в т. ч. определение физико-механических свойств геологического разреза, оценка трещиноватости и (или) закарстованности пород, картирование водоносных и водоупорных образований и т. д. Известно, что сейсмические методы исследований земной коры и поиска полезных ископаемых широко используются при изучении грунтов для решения задач инженерной геофизики, что обеспечивает надежное обнаружение границ раздела, различающихся по упругим параметрам. Более того, можно повторно выполнить сейсмические наблюдения, провести сейсмомониторинг за состоянием грунтов, наличием и развитием эрозионного процесса в толще грунтов и на поверхности, за деформациями насыпных инженерных сооружений.

В настоящей работе описывается технология детальных сейсмических исследований для инженерно-геологических изысканий, обеспечивающая:

оценку физико-механических свойств геологического разреза, включающего насыпные сооружения, в т. ч. оценку влажности грунтов;

выявление локальных участков разуплотнения грунтов;

определение контуров подземных гидротехнических сооружений;

оценку заполнения цементом пустотного пространства.

Основными элементами предлагаемой технологии детальных сейсмических исследований при обследовании грунтов техногенных объектов являются:

многоканальная портативная сейсмостанция, обеспечивающая широкодиапазонную и широкополосную регистрацию упругих колебаний;

многокомпонентная регистрация волн разной поляризации (продольных и поперечных) по методике многократных наблюдений с комплексированием систем наблюдений Z-z. и Y-y;

сейсмотомографическая обработка многокомпонентных данных.

Данная технология детальных сейсмических исследований с мобильной многоканальной сейсмостанцией была опробована при обследовании малых гидротехнических сооружений Новосибирской области на Шипуновской и Карасевской плотинах в летний период. Шипуновское и Карасевское водохранилища расположены в пределах западной ветви Салаирского кряжа в 30 км севернее Барнаульской шовной зоны, включающей активно живущий глубинный разлом. Барнаульский разлом и прилегающие территории относятся по сейсмоопасности к 8-балльной зоне (по Карте общего сейсмического районирования Российской Федерации ОСР-97-С, под ред. акад. В. Н. Страхова и проф. В. И. Уломова, ОИФЗ, 1999). Проведение работ с оценкой состояния насыпных дамб водохранилищ, находящихся в районах с повышенной балльностью, особенно целесообразно с позиции обеспечения экологической безопасности.