ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОМАГНИТНОЙ СЪЕМКИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО КОЛЛЕКТОРА

  • П.Н. НОВИКОВА Горный институт УрО РАН

Аннотация

Геомониторинг урбанизированных территорий на современном этапе обязатель- но должен включать дистанционные исследования, позволяющие выявлять различные техногенные объекты, которыми могут являться подземные коммуникации и сооруже- ния, археологические ценности и др. Такие работы позволят безопасно эксплуатировать как само подземное пространство, так и здания, находящиеся на изучаемом участке, а также грамотно проектировать дальнейшие работы по освоению недр. Эффективными методами в данном направлении могут выступают инженерные геофизические иссле- дования, позволяющие осуществлять неразрушающий контроль подземного простран- ства. В декабре 2017 г. были проведены инициативные работы по трассированию без- напорного железобетонного коллектора прошлых лет, представляющего из себя 4 па- раллельных трубопровода, каждый с внутренним диаметром 1.2 метра. Глубина залега- ния коллектора изменяется от 3 до 8 метров, поперечные размеры составляют порядка 5 метров. Основанием работ послужило отсутствие смотровых колодцев на значитель- ной протяженности трубопровода и устаревшая проектная документация, которая в приведенном масштабе не отражала действительной проекции коллектора на земную поверхность. Стандартные методы поиска коммуникаций (трассоискатель и георадиолокация) оказались малоинформативными вследствие глинистого литологического состава вме- щающих грунтов и существенной глубины залегания искомого объекта. Для обнаружения стокового коллектора был применен метод инженерной маг- ниторазведки, позволяющий выявлять контрастные по магнитным свойствам объекты на небольших территориях и залегающих на небольших глубинах (инструктивно до глубины 10 метров [3]). Комплект используемой аппаратуры состоял из двух оверхау- зеровских магнитометров MMPOS (полевой магнитометр и магнитовариационная станция) и GPS-приемника для привязки полевых данных. Участок исследования заве- домо находился на территории с различными источниками электромагнитных помех, такими как воздушные и подземные линии электропередач, автомобильная трасса и др. Поэтому полевые измерения велись в модифицированном виде: магнитовариационная станция устанавливалась в непосредственной близости к участку измерения с целью дальнейшей фильтрации «быстрых» помех [4, 5, 6]. Первым этапом были проведены площадные микромагнитные работы на участке 20×20 метров с расстоянием между профилями 2 метра и шагом по профилю 1 м с из- вестным местоположением коллектора, рядом с выпускным сооружением. Измеренные магнитные вариации показали наличие техногенной помехи с максимальной амплиту- дой порядка 20-30 нТл, поэтому дальнейшая обработка данных велась по методике, учитывающей фактор интенсивных помех с применением частотного разложения не- стационарных сигналов Emperical Mode Decomposition (EMD-разложение) [1, 2, 4, 5, 6]. Повторные наблюдения на ряде профилей показали хорошую сходимость графиков мо- дуля полного вектора магнитной индукции Т, что в данных условиях съемки является достаточным для контроля производимых измерений магнитного поля. После процеду- ры специальной обработки (фильтрация помех, снятие фона) были получены графики и карта аномального магнитного поля участка (рис. 1, А, Б). Стоковый коллектор уверен- 153 ----------------------- Page 154----------------------- но выделяется по определенной форме магнитных аномалий - высококонтрастная по- ложительная аномалия с двумя сопровождающими минимумами (рис. 1, А, Б). Однако, максимальные значения такой аномалии даже в пределах небольшого участка изменя- ются в широких пределах от 61 до 460 нТл. Такую ситуацию можно объяснить непо- стоянным суммарным вектором намагниченности железобетонных трубопроводов. Также на участке исследований по магнитному полю были обнаружены подземные ка- бельные сети, которые сильно отличаются по форме и амплитуде от магнитных анома- лий, соответствующих коллектору. Учитывая, что глубина залегания коллектора на участке составляет порядка 7-8 метров, полученные признаки магнитного поля явились достаточными для продолжения геофизических исследований. Рис. 1. Трассирование подземного коллектора по данным аномального магнитного поля: А - площадная микромагнитная съемка с известным положением коллектора, красной пунктирной линией обозначено предполагаемое местоположение коллектора; Б - совмещенное аномальное магнитное поле вдоль профилей площадной съемки Дальнейшее обнаружение коллектора проводилось посредством профильных на- блюдений с шагом по профилю 1 м. Расстояние между профилями диктовалось условиями возможности проведения геофизических работ. Всего было отработано 12 профилей об- щей протяженностью 530 метров. На каждом профиле стоковый коллектор также просле- живался магнитной аномалией с выраженной положительной частью с меняющейся мак- симальной амплитудой. Полевые измерения показали наличие сближенных сопутствую- щих подземных коммуникаций (воздушные кабели, другие подземные коммуникации и др.), поэтому для локализации коллектора необходимо было проведение качественной ин- терпретации, направленной на разделение локальных магнитных аномалий (рис. 2). Для прослеживания границ коллектора была выполнена полосовая фильтрация с применением процедур аналитического продолжения магнитного поля в верхнее полупространство на высоту, соответствующую предполагаемой глубине залегания коллектора, а также после- дующее вычисление высших горизонтальных производных. Ширина аномальной зоны, предположительно соответствующей искомому коллектору, изменяется от 5 м до 9 м, что косвенно может свидетельствовать о неперпендикулярном расположении коллектора от- носительно профиля на определенных участках измерения. На нескольких профилях дополнительно было проведено вертикальное электри- ческое зондирование четырехэлектродной установкой AMNB, по результатам которой на геоэлектрических разрезах выделялись зоны повышенного электрического сопро- тивления, соответствующие выделенным магнитным аномалиям от коллектора. Таким образом, комплексирование с электроразведочным методом показало надежность каче- ственной интерпретации микромагнитной съемки. 154 ----------------------- Page 155----------------------- В результате опытных работ можно сделать вывод, что по данным инженерной магни- торазведки возможно уверенное трассирование сильномагнитных подземных коммуни- каций до глубины 8 метров (рис. 2). Количественную интерпретацию таких данных с определением глубины залегания объекта проводить не рекомендуется из-за широкого интервала изменения амплитуды магнитных аномалий, соответствующих техногенному объекту. Для повышения достоверности получаемых результатов возможно комплек- сирование инженерной магниторазведки с другими геофизическими, например, элек- троразведкой, или георадиолокационными методами. Рис. 2. Профильное обнаружение стокового коллектора по данным инженерной магни- торазведки: 1 - проекция подземного коллектора на горизонтальную поверхность; 2 - магнито- разведочные профили; 3 - графики аномального магнитного поля вдоль профиля, максимальная амплитуда 1200 нТл; 4 - магнитные аномалии, связанные с другими видами коммуникаций

Литература

  1. Давыдов В.А. Очистка геофизических данных от шумов с использованием преобразования Гильберта-Хуанга / Давыдов В.А., Давыдов А.В. // Актуальные инновационные исследования: наука и практика. - 2010. - №1. - С. 1.
  2. Долгаль А.С. Применение эмпирической модовой декомпозиции при обработке геофизических данных / Долгаль А.С., Христенко Л.А. // Изв. Томского политехнич. ун-та. Инжиниринг ресурсов. - 2017. - Т. 328. - № 1. - С. 100-108.
  3. Инструкция по магниторазведке: Утв. М-вом геологии СССР 23.03.79. - Л.: Недра, 1981. - 263 с.
  4. Новикова П.Н. Исследование подземных техногенных объектов методом инженерной магниторазведки // Гординские чтения: материалы IV шк.-семинара / ИФЗ РАН. - М., 2017. - С. 138-141.
  5. Новикова П.Н. Применение детальной магниторазведки в условиях интенсивных техногенных помех // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 45-й сес. Междунар. семинара им. Д.Г. Успенского / Казан. фед. ун-т. - Казань, 2018. - С. 43-44.
  6. Новикова П.Н. Обнаружение подземных коммуникаций в условиях техногенных помех по данным магнитного поля / Новикова П.Н., Ворошилов В.А. // Геофизика. - 2017. - № 5. - С. 4-9.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи