ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2010‑10‑20 14:30
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.10
7425 На соискание
степени
 дтн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Модин Игорь Николаевич
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители

6165 Официальные оппоненты
Колесников В. П
Светов Б. С
Зыков Ю. Д

6255

4662
дтн
дтн
дгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.

Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

5778 Таблиц
5760 Иллюстраций

Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
ауд. 308, Геологический факультет МГУ
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д.501.001.64 
2151 Полное наименование организации
Д.501.001.64 
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации
Геофизический факультет Российского государственного геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе
2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Электроразведка в технической и археологической геофизике
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность проблемы определяется тем, что одним из результатов человеческой активности являются многочисленные подземные объекты, которые увеличивают степень использования    
обживаемого пространства. Множество этих объектов находится в эксплуатации и является частью современного подземного хозяйства технического назначения (подземная часть жилищ,    
бункеры, тоннели, городские и магистральные подземные сети, сваи, дорожные насыпи и дамбы, склады и хранилища). Другая часть этих объектов является археологическими памятниками    
и объектами культурного наследия, не используется и находится в полуразрушенном состоянии (древние оборонительные сооружения, основания культовых сооружений и дворцов, остатки    
жилищ и разнообразные могильные захоронения). Несмотря на внешне серьезные различия, с точки зрения геофизики между древними и современными объектами нет принципиальной разницы.    
С одной стороны, все объекты искусственного происхождения созданы из материалов, которые, как правило, в чистом виде в природе не встречаются, поэтому из‑за применения искусственных    
материалов, возникает сильный контраст физических свойств. С другой стороны, они имеют правильную форму и создают на поверхности земли чередование аномалий геофизических полей    
с правильным шагом и расположением, которого в природе обычно не бывает. С течением времени действующие инженерно‑технические и культовые объекты переходят в разряд исторических    
и археологических памятников.    
   
Актуальность исследований определяется необходимостью разработки новых эффективных подходов к методике наблюдений и интерпретации данных малоглубинной электроразведки, так    
как верхняя часть вмещающего разреза и все подземные искусственные объекты имеют сложную двумерную или трехмерную форму. Повышение эффективности решения задач такого уровня    
сложности отражается в целом на общей результативности малоглубинных геофизических исследований.    
   
Данная диссертационная работа является итогом многолетней деятельности автора. Представленные в диссертации данные и результаты являются живым геофизическим материалом, который    
находится в непрерывном развитии.    
   
Целью работы является разработка и совершенствование универсального аппаратурно‑методического комплекса малоглубинной электроразведки для решения разнообразных задач поиска    
и изучения искусственных подземных объектов, расположенных в сложной горизонтально‑неоднородной вмещающей среде. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие    
задачи:    
1) сформулировать особенности и построить физико‑геологическую модель(ФГМ) верхней части геологического разреза, содержащую целевые составляющие;    
2) разработать численные математические алгоритмы решения 2D‑ и 3D‑задач электроразведки для метода постоянного тока и для магнитоактивных тел;    
3) провести трехмерное и двумерное численное моделирование постоянного электрического и магнитного поля для широкого класса моделей с целью выявления основных эффектов искажения    
кривых электрических зондирований;    
4) проанализировать основные закономерности формирования полей, сформулировать и построить методики и технологии измерений, направленные на изучение двумерно‑неоднородных    
и трехмерно‑неоднородных сред, содержащих искусственные объекты;    
5) выполнить большой цикл натурных измерений с использованием новых технологий для доказательства их эффективности.    
   
Автором защищаются следующие основные положения:    
   
1. На основе анализа результатов электрических зондирований, выполненных с высокой плотностью наблюдений при сухопутных и мелководных акваторных исследованиях, установлено,    
что изучаемая ФГМ состоит из 4‑х элементов, которые являются ее неотъемлемой частью и обязательно должны учитываться при планировании полевых исследований и интерпретации:    
фоновый разрез, который укладывается в модель горизонтально‑слоистой среды;    
культурный слой, насыпные грунты, гетерогенные осадки формируют приповерхностные неоднородности геоэлектрического разреза, которые искажают кривые электрических зондирований;    
глубинные неоднородности разреза в виде зон малоамплитудных тектонических нарушений, бортовых частей палеодолин, карста, линз песков, глин и др.;    
искусственные подземные сооружения, являются двумерными и трехмерными объектами, над которыми кривые ВЭЗ испытывают сильные искажения.    
   
2. Разработанные на основе метода интегральных уравнений численные математические алгоритмы и созданные компьютерные программы решения прямых задач электроразведки постоянным    
током позволили произвести расчеты для произвольных двумерных и трехмерных сред с расчетом ВП.    
   
3. Анализ электрического поля постоянного тока над 2D‑ и 3D‑моделями позволил построить теорию искажений кривых электрических зондирований, на основе которой была разработана    
методика трехмерной электроразведки в варианте технологии векторной съемки и двумерной электроразведки в варианте сплошных электрических зондирований, которая стала прототипом    
технологии электрической томографии.    
   
4. Путем создания аппаратурно‑методического комплекса методика двумерной электроразведки и векторной съемки доведена до результата, который позволяет решать разнообразные    
задачи, в которых изучаемые объекты и вмещающая среда в горизонтальном направлении являются существенно неоднородными.    
   
5. Используя современную многоканальную электроразведочную аппаратуру для детальных исследований на мелководных акваториях, разработан метод непрерывных электрических зондирований,    
который позволяет выполнять измерения с очень высокой плотностью с последующей возможностью получения 2D‑ геоэлектрических разрезов.    
   
6. Программное обеспечение, созданное автором, позволило разработать принципиально новую методику определения глубины свайных конструкций.    
   
7. Применение электроразведочного аппаратурно‑методического комплекса в совокупности с комплексированием с другими геофизическими методами позволяет решать большое число сложных    
инженерно‑технических и археологических задач.    
   
Научная новизна. В результате выполненных исследований получены следующие новые научные результаты:    
   
1. Разработана серия численных математических алгоритмов и компьютерных программ решения прямых задач электроразведки постоянным током для произвольных двумерных и трехмерных    
сред с расчетом ВП.    
   
2. В результате численного математического моделирования были выявлены следующие эффекты искажений кривых ВЭЗ вблизи двумерных и трехмерных объектов: поверхностный и глубинный    
Р‑эффект; поверхностный и глубинный С‑эффект; эффект сопряженных аномалий; эффект бокового обтекания; эффект возврата тока в проводник; эффект переноса формы; эффект экранирования;    
эффект проводящей трубы при поперечной поляризации; эффект концентрации тока.    
   
3. В результате анализа численных математических расчетов автором впервые были сформулированы методические принципы двумерной электроразведки: а)частый, равномерный шаг по    
профилю, который во много раз меньше максимального разноса, б)разносы возрастают в линейном масштабе с шагом, равным шагу наблюдений по профилю, и попадают на точки измерения    
MN; в) для сбора данных применяется комбинированная трехэлектродная установка Шлюмберже (Amn+mnB), которая имеет максимальную разрешающую способность по отношению к горизонтальным    
неоднородностям.    
   
4. Для изучения сложных трехмерных неоднородностей автором впервые предложена методика векторной съемки, которая включает двухкомпонентное измерение электрического поля от    
источников, расположенных на площади исследования и алгоритмы интерпретации данных, направленные на поиски источников аномального поля.    
   
5. На основе инверсной установки MABN и многоканальной измерительной аппаратуры на акваториях разработана методика непрерывных электрических зондирований, которая позволяет    
выполнять измерения с очень высокой плотностью.    
   
6. Разработан новый способ определения длины свайных конструкций, основанный на исследовании структуры поля линейного источника конечной длины.    
   
Практическая значимость. Разработан пакет решения двумерных и трехмерных прямых задач электроразведки постоянного тока. Разработана методика двумерной электроразведки в виде    
технологии сплошных электрических зондирований, которая стала прототипом электрической томографии. Разработана методика трехмерной электроразведки, которая получила название    
Векторная Съемка. Разработана технология непрерывных акваторных зондирований. Решено значительное число практических задач в области технической геофизики, археологии, инженерной    
геологии, при изучении многолетнемерзлых пород, экологии (более 150 объектов исследования). На основе авторских разработок сконструированы и внедрены в производство приборы    
ЭРП‑1 и Омега ‑48.    
   
Реализация работы. Во многих научных и производственных организациях используются результаты и разработки автора: программы интерпретации ВЭЗ (IPI) и решения прямых задач    
2D‑ и 3D‑электроразведки постоянным током  внедрены в более 100 научных и производственных организаций (в том числе Гидропроект, Атомэнергопроект, УкрНИМИ(Донецк), Гидрогеологический    
институт (Ташкент), фирма Природа(Донецк), Санкт‑Петербургский горный университет, Воронежский университет и др.), в более чем 20 учебных заведений России и СНГ, готовящих    
геофизиков в Москве, Санкт‑Петербурге, Воронеже, Иркутске, Ташкенте, Перми, Львове и др., в геофизических организациях других стран (Франция, Германия, Мексика, Болгария и    
др.). Рубежом развития технической геофизики стала книга Геоэкологическое обследование предприятий нефтяной промышленности, которая была написана под редакцией автора в    
1999 г. По результатам научных исследований опубликовано 5 книг (монографии и тематические сборники [7‑11]).    
   
За время работы в университете созданы учебные курсы, читаемые автором на геологическом факультете МГУ. Среди них разделы общего и специальных курсов по электроразведке для    
студентов‑геофизиков III, IV и V курсов, а также 6 магистерских курсов. Под редакцией автора в 2005 г. выпущено учебное пособие по электроразведочной практике. За последние    
20 лет опубликованы 5 книг по учебной тематике [1‑5].    
   
Под руководством автора за последние 10 лет выполнено свыше 150 практических исследований в разных регионах России и в других странах.    
   
Автор продолжает исследования, начатые нашими учителями и эти темы развивают его ученики и коллеги: В.А.Шевнин, М.Н.Марченко, А.А.Бобачев, А.В.Урусова, Д.К.Большаков, С.И.Волков,    
О.И.Комаров, С.В.Иванова и др.    
   
Личный вклад автора. Работа является обобщением исследований, выполнявшихся с 1976 по 2010 год на отделении геофизики Геологического факультета МГУ. Все результаты получены    
автором лично, либо под его руководством и при непосредственном участии автора во всех этапах проектирования и выполнения научно‑исследовательских и проведения полевых работ,    
обработки и интерпретации результатов.    
   
Апробация работы. Основные результаты работы и ее отдельные положения докладывались: на конференциях молодых ученых геологического факультета в период с 1976 по 1987 год и    
в соавторстве с учениками сделано 28 докладов, на семинарах по электроразведке кафедры геофизики МГУ, на конференциях Ломоносовские чтения в МГУ (1989, 1997, 1998, 2000,    
2001, 2004, 2008, 2009, 2010), на совещаниях по инженерной геофизике (Ереван, 1985, Вильнюс, 1982, Москва, 1989, Ташкент, 1991), Геофизика и современный мир(Москва, 1993),    
на семинаре им.Успенского(Москва, 1994), на совещании научно‑методического комитета по геолого‑геофизическим проблемам в угольной геофизике ЕАГО(Ростов‑на‑Дону,1994), на международной    
конференции Экология и геофизика (Дубна, 1995), на конференции по теории и практики интерпретации потенциальных геофизических полей(Воронеж, 1996  6 докладов), на 1‑ом    
Балканском геофизическом конгрессе(Афины, 1996), на российско‑германском семинаре по электромагнитным исследованиям(Москва, 1996), на конференции по горной геофизике (С.Петербург,    
1996, 1998  всего 4 доклада), на международной конференции по интерпретации потенциальных полей(Екатеринбург,1999), на международных конференциях EAEG, SEG‑EAGE‑ЕАГО, EEGS    
было сделано 27 докладов(Вена,1994, Глазго,1995, С.Петербург,1995, Гаага,1996, Амстердам, 1996, Нант,1996, Орхус,1997, Москва,1997, Лейпциг,1998, Барселона,1999, Бохум,2000),    
на конференции по георадару (Москва, 2000, 2001), на международной геофизической конференции и выставке в Москве сделано 4 доклада(2003), на конференциях по инженерной и рудной    
геофизике ИРГ EAGE сделано 32 доклада (Геленджик, 2005‑2010), на конференции ИРГ EAGE прочитано 6 курсов по малоглубинной электроразведке (Москва, 2004, Геленджик, 2005‑2009),    
на конференции по электроразведке в Санкт‑Петербургском Горном университете и в д.Александровка Калужской области (2003,2004, 2010), по поляризационным электроразведочным    
методам (Ленинакан, 1985), на всесоюзной конференции Геолого‑геофизические исследования при решении экологических задач (Звенигород, 1991), на совещании по изысканиям и    
проектированию Мосгеотреста и Фундаментпроекта(Москва,2009), на конференции изыскателей института Гидропроект (Звенигород, 2009), на конференции ПНИИИС и АГИС(Москва, 2009),    
на конференции по трубопроводному транспорту (Москва, 2009), на совещаниях по применению методов естественных наук в археологии (Москва, 1978,1989,2005, 2006, С.Петербург,1994),    
в 9‑ой ежегодной международной конференции ассоциации археологов(С.Петербург,2003), на международном совещании по египтологии (Москва, 2003), на Крупновских чтениях по археологии    
(Жуковский, 2004), в 6‑ой и 8‑ой международных конференциях ICAP по археологической разведке сделано 4 доклада (Рим,2005, Париж, 2009), на конференциях по Бородинскому сражению(Можайск,    
2004, 2009), на конференциях по истории и археологии верхнего Дона (Тула, 2003), на международной конференции по исследованиям археологического памятника Пор‑Бажын (Москва,    
2007),на международном полевом семинаре по восточной археологии и сохранения памятников (Пор‑Бажын, Тува, 2008), на конференциях Природа и история Поугорья сделано 9 докладов    
(Калуга, 1999, 2001, 2003, 2007), части и разделы диссертации излагались в лекциях по электроразведке, которые читались автором на протяжении последних 20 лет студентам‑геофизикам    
(Модин и др., 2009), инженер‑геологам 3‑5 курсов (Геофизика: учебник, 2007) и магистрантам 1 и 2‑ого года обучения (Инновационные магистерские программы, 2007), в виде пленарного    
доклада для широкой публики на Дне науки (МГУ, 2009) и в Петропавловске‑Камчатском (КГУ, 2005). Всего за время работы было сделано 183 доклада.    
   
Автор был руководителем 5 кандидатских диссертаций (Т.Ю.Смирнова, Волков С.В., Марченко М.Н., Горбунов А.А., Игнатова И.Д.) и принимал активное участие в руководстве и подготовке    
диссертаций С.А.Березиной, М.М.Симонса, А.В.Урусовой, Д.К.Большакова.    
   
Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано более 180 работ. Список основных научных трудов содержит 120 наименований, включающих 10 монографий,    
учебников и учебных пособий и 110 научных статей и тезисов докладов. Из них 16 статей издано в реферируемых журналах.    
   
Структура работы. Диссертация состоит из введения ,4 глав и заключения, в которых последовательно рассматриваются принципиальные вопросы теории методов сопротивлений, показаны    
современные технологии сбора электроразведочных данных, дается описание аппаратурно‑методических комплексов и многочисленных результатов применения электроразведки и других    
методов при поисках и изучении искусственных объектов, созданных человеком, а также защищаемые положения теории, методики и интерпретации данных. В заключении приводятся основные    
защищаемые положения.    
   
Благодарности. При выполнении исследований автор пользовался поддержкой, помощью и советами своих наставников, коллег и учеников: проф. В.А.Шевнина, доц. А.Г.Яковлева, доц.    
А.А.Бобачева, к.т.н. М.Н.Марченко, доц. Д.К.Большакова, инж. С.И.Волкова, проф. В.К.Хмелевского, доц.Л.А.Золотой, проф.М.Н.Бердичевского, проф. А.В.Калинина, проф. В.В.Калинина,    
проф. М.Л.Владова, доц. А.В.Старовойтова, к.т.н. В.А.Стручкова, доц. А.А.Горбунова, к.г.м.н. Т.Ю.Смирновой, к.т.н. И.Д.Игнатовой, к.ф.м.н. М.М.И.Симонс, к.г.м.н. А.В.Любчиковой,    
к.т.н.С.А.Березиной, к.г.м.н. К.Л.Одинцова, к.г.м.н. Б.П.Петрухина, асс. М.Ю.Паленова, инж. О.А.Комарова и другим сотрудников отделения геофизики Геологического факультета    
МГУ. Кроме этого трудно представить эту работу без влияния В.Н.Богомазова и А.И.Любомудрова. Я приношу признание моим товарищам и коллегам М.Я.Кацу, А.Д.Гидаспову, С.Б.Соколову    
и А.Т.Пелевину, а также проф. Санкт‑Петербургского Горного университета В.В.Глазунову, руководителю средневекового отдела Государственного Исторического музея М.И.Гоняному,    
руководителю отдела археологии Института Этнографии и Этнологии РАН И.А.Аржанцевой и сотрудникам Бородинского музея‑заповедника А.В.Горбунову и А.А.Суханову. Приношу искреннюю    
благодарность Н.П.Семейкину и В.М.Люлько за доведение до конца разработки новых электроразведочных приборов. Огромное спасибо всем моим товарищам и особое признание приношу    
моей жене и коллеге С.А. Акуленко.
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово