Сибирские геофизики могут определить техническое состояние любых конструкций и сооружений

Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН разработали и успешно применяют технологии для оценки технического состояния 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

 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. 

Кирилл Сергеевич

Фото предоставлены исследователем