Интерпретация результатов георадарного зондирования скального массива пород с использованием цифрового образа
А.И. Калашник, А.Ю. Дьяков
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Горная Промышленность №5S / 2023 стр. 119-124
Резюме: Рассмотрен методический подход к интерпретации результатов георадарного зондирования скального массива пород с использованием цифрового образа. Выполненными исследованиями установлено, что при георадарном зондировании массивов скальных пород наблюдается искажение наведенного электромагнитного поля на участках с различающимися физическими свойствами пород (такими, как неоднородности массива, трещиноватость пород, зоны повышенного водонасыщения). Создание с использованием компьютерного моделирования цифрового образа электромагнитного поля, вызванного георадарным зондированием, позволило значительно уменьшить неопределенность при интерпретации полученных натурных данных путем понимания механизма формирования особенностей волновых характеристик и сравнения синтетических данных с натурными. Выявлены закономерности формирования волновых картин георадарных модельных данных (изменение осей синфазности и амплитудных характеристик сигнала) массива скальных пород, содержащего структурные неоднородности. При георадарном зондировании такого массива пород на волновых картинах появляются отражения от краевых частей неоднородностей в виде ветвей гипербол. Интенсивность искажения волнового поля определяется контрастностью физических свойств пород, а также пространственной ориентацией и глубиной расположения неоднородностей, что является ключевым параметром георадарного зондирования. Установлено, что изменчивость физических свойств пород скального массива вблизи нарушений вносит значительные искажения в параметры, определяемые георадарным зондированием, включая угол падения нарушений. Рассмотренный методический подход предоставляет основу для создания цифрового образа георадарного зондирования массива скальных пород.
Ключевые слова: георадарное зондирование, скальные породы, волновое поле, компьютерное моделирование, цифровой образ
Для цитирования: Калашник А.И., Дьяков А.Ю. Интерпретация результатов георадарного зондирования скального массива пород с использованием цифрового образа. Горная промышленность. 2023;(5S):119–124. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5S-119-124
Информация о статье
Поступила в редакцию: 22.11.2023
Поступила после рецензирования: 09.11.2023
Принята к публикации: 23.11.2023
Информация об авторах
Калашник Анатолий Ильич – кандидат технических наук, руководитель лаборатории геофлюидомеханики, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук; г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Дьяков Андрей Юрьевич – научный сотрудник лаборатории геофлюидомеханики, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук; г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Дьяков А.Ю., Калашник А.И. Методические основы георадарных исследований горнотехнических объектов. Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН; 2021. 110 с. https://doi.org/10.37614/978.5.91137.443.3
2. Жуков А.А., Пригара А.М., Царев Р.И., Ворошилов В.А. Решение горнотехнических задач на месторождении калийных солей методами геофизики. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(5-1):82–91. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_51_0_82
3. Калашник А.И., Запорожец Д.В., Дьяков А.Ю., Казачков С.В., Сохарев В.А. Исследования георадарами структуры и текущего состояния горных пород, слагающих уступы основного карьера Ковдорского ГОКа. Горный журнал. 2014;(4):60–64. Режим доступа: https://rudmet.ru/journal/1298/article/22125/
4. Мельников Н.Н., Калашник А.И., Калашник Н.А., Запорожец Д.В. Комплексная многоуровневая система геомониторинга природно-технических объектов горнодобывающих комплексов. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018;(4):3–10. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20180401
5. Харисов Т.Ф., Мельник В.В., Харисова О.Д., Замятин А.Л. Геофизические исследования массива горных пород в условиях подземного рудника. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(3-1):255–263. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-31-0-255-263
6. Набатов В.В., Уткина А.В. Анализ поведения добротности и ее составляющих при георадиолокационном выявлении полостей в массиве пород на границе «обделка-грунт». Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(6):142–155. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_6_0_142
7. Мусалев Д.Н., Прохоров Н.Н., Клабук А.М. Опытгеорадиолокационных исследований при научно-техническом сопровождении горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. Горный журнал. 2018;(8):42–47. https://doi.org/10.17580/gzh.2018.08.05
8. Башкуев Ю.Б., Хаптанов В.Б., Дембелов М.Г. Комплексирование георадарных и радиоимпедансных зондирований Байкальской рифтовой зоне. Геодинамика и тектонофизика. 2019;10(2):603–620. https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-3-0429
9. Александров П.Н., Морозов Ю.А., Кулаковский А.Л., Матвеев М.А., Смульская А.И., Соколова Ю.Ф. Изучение приповерхностной структуры метаморфических толщ георадарным методом (Северное Приладожье). Геофизические исследования. 2020;21(1): 5–23. https://doi.org/10.21455/gr2020.1-1
10. Bricheva S.S., Dubrovin I.O., Lunina O.V., Denisenko I.A., Matasov V.V., Turova I.V., Entin A.L., Panin A.V., Deev E.V. Numerical simulation of ground-penetrating radar data for studying the geometry of fault zone. Near Surface Geophysics. 2021;19(2):261–277. https://doi.org/10.1002/nsg.12153
11. Ercoli M., Cirillo D., Pauselli C., Jol H.M., Brozzetti F. Ground-penetrating radar signature of Quaternary faulting: a study from the Mt. Pollino region, southern Apennines, Italy. Solid Earth. 2021;12(11):2573–2596. https://doi.org/10.5194/se-12-2573-2021
12. Bano M., Tsend-Ayush N., Schlupp A., Munkhuu U. Ground-Penetrating Radar Imaging of Near-Surface Deformation along the Songino Active Fault in the Vicinity of Ulaanbaatar, Mongolia. Applied Sciences. 2021;11(17):8242. https://doi.org/10.3390/app11178242
13. Chamyal L.S., Parul Joshi, Swarali Vasaikar, Maurya D.M. Neotectonic characterization of the Narmada-Son Fault (NSF) using field and GPR data, Gujarat, western India. Journal of the Palaeontological Society of India. 2022;67(1):72–84.
14. Kobayashi T., Sun C., Choi J.-H. Near-surface fault investigation by Ground Penetrating Radar (GPR) surveys. Journal of the Geological Society of Korea. 2022;58(4):445–455. https://doi.org/10.14770/jgsk.2022.58.4.445
15. Kobayashi T., Ko K., Choi S.-J., Choi J.-H. Orthogonal dual polarization GPR measurement for detection of buried vertical fault. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2022;19:4022805. https://doi.org/10.1109/LGRS.2022.3156295
16. Bali B.S., Wani A.A. Analysis of neotectonic structures in the piedmont region of Pir Panjal Range NW Himalaya by integrating geomorphic indicators coupled with geophysical transects (GPR). Natural Hazards. 2021;105(2):2869–2882. https://doi.org/10.1007/s11069-020-04428-4
17. Benter A, Moore W., Antolovich M. GPR signal attenuation through fragmented rock. Mining Technology. 2016;125(2):114–120. https://doi.org/10.1080/14749009.2015.1110950
