Разработка способов комплексных геофизических исследований грунтов, геотехнических и строительных конструкций

Основные положения.

Актуальность исследования.

Увеличение темпов и масштабов строительства напрямую связано с внедрением в практику новых методов и технологий, которые в свою очередь обеспечивают решение все более сложных строительных задач. При проведении строительства в крупных мегаполисах в настоящее время значительную роль приобретают инженерно-геофизические исследования, что связано с техническими и организационными трудностими, возникающими при проведении работ другими методами.

Цель работы

Целью настоящей работы является развитие способов решения ряда инженерно-геофизических задач с использованием наземных и скважинных сейсмометрических и георадарных методов для создания основ технологии инструментальных исследований, используемых при инженерно-геологических изысканиях, в процессе сопровождении строительства и эксплуатации сооружений.

Основные задачи исследований:

1. Изучение современного состояния методов инженерной геофизики и обзор инженерных задач, наиболее часто встречающихся в практике строительства.

2. Изучение возможностей решения инженерных задач наземными и скважинными геофизическими методами и их дальнейшее развитие.

3. Создание методик исследования строительных и геотехнических конструкций на основе математического моделирования акустических полей.

4. Разработка усовершенствованных приемов обработки полевых данных, способствующих решению поставленных задач.

5. Опробование и применение разработанных методик на объектах крупного городского строительства.

Основные защищаемые положения:

1. Разработаны и опробованы наземные методики исследования грунтов, строительных и геотехнических конструкций, позволяющие оценивать их состояние в период строительства и эксплуатации.

2. Разработаны и опробованы скважинные методики исследования грунтоцементных и бетонных массивов, позволяющие оценивать их основные прочностные и деформационные характеристики.

3. Разработаны и опробованы новые эффективные методики оценки вибродинамических воздействий на грунты и конструкции.

4. Получены численные решения прямых задач расчета акустических волновых полей в строительных и геотехнических конструкциях, с учетом влияния вмещающей среды.

5. Разработаны усовершенствованные методы обработки сейсмоакустических и георадарных данных, позволяющие рассматривать более широкий класс интерпретационных моделей.

Научная новизна:

1. Предложен ряд оригинальных методик с использованием волн "направляемого типа" (волны Рэлея, Стоунли, гидроволны и т.п.) для исследования грунтов, строительных и геотехнических конструкций, позволяющих проводить исследования в рамках внедряемых современных строительных технологий.

2. Построены математические модели для описания волновых полей в строительных и геотехнических конструкциях с учетом влияния вмещающей среды.

3. Получены и проанализированы численные решения уравнений движения для предложенных математических моделей с целью изучения кинематических и динамических особенностей волновых полей.

4. Для определения динамических и кинематических параметров волновых полей при решении инженерных задач предложено использование оригинальных методов обработки с применением атрибутного-анализа, вейвлет-анализа и методов обработки и сегментации изображений.

Практическая значимость.

В рамках данной работы разработаны методики, используемые для решения широкого круга инженерных задач, которые опробованы и нашли применение в настоящее время на объектах городского строительства. По результатам данной работы в настоящее время в ряде организаций проводится разработка технологических регламентов, мероприятий по организации контроля качества производимой продукции и корректировка нормативной базы. Необходимость разработки предлагаемых методик обусловлена усложнением строительных задач и внедрением новых строительных технологий.

Апробация результатов исследования. Основные результаты докладывались автором на следующих мероприятиях:

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОФИЗИКА-2005 Дополнительные возможности компьютерной обработки георадарных и сейсмических данных, Капустин В.В. (Инжстройизыскания).

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОФИЗИКА-2006 Применение скважинных акустических и радарных методов для решения инженерных задач. Капустин В.В. (Инжстройизыскания), Помозов В.В., Семейкин Н.П. (ООО "Логические Системы")

Опыт применения площадной георадарной съемки для обнаружения и изучения локальных и линейно-протяженных объектов. Капустин В.В. (ООО <ИнжСтройИзыскания>), Владов М.Л. (МГУ им. М.В. Ломоносова)

ИНЖЕНЕРНАЯ И РУДНАЯ ГЕОФИЗИКА - 2007

Возможности акустических методов при обследовании строения и состояния строительных конструкций. Капустин. В. В., Ушаков А. Л. , Бакайкин Д. В., (ООО <ИнжСтройИзыскания>)

Некоторые особенности обработки данных, используемые при георадарных исследованиях строительных конструкций. Капустин В.В., Строчков Ю.А. (ООО <ИнжСтройИзыскания> )

ИНЖЕНЕРНАЯ И РУДНАЯ ГЕОФИЗИКА - 2008

Применение георадарных и акустических методов при обследовании железобетонных свайных конструкций. Семейкин Н.П. (ООО <ЛогиС>), Капустин В.В. (ООО <ИнжСтройИзыскания>)

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 7 научных статьях и 4 сборниках материалов к научно-практическим конференциям.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Содержит 195 страниц машинописного текста, 128 рисунков и библиографический список использованных литературных источников из 48 наименований, из которых 5 иностранных.

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю Владову М.Л. за помощь и поддержку при написании данной работы. Автор высоко ценит помощь, оказанную Калининым В.В. при обсуждении основных результатов данной работы. Автор выражает признательность Вознесенскому Е.А., Шалаевой Н.В., Старовойтову А.В., Гайнанову В.Г. и другим сотрудникам кафедры сейсмометрии и геоакустики за ценные замечания и конструктивную критику, руководителям ООО <НПО КОСМОС> Чернякову А.В. и Богомоловой О.В., руководителям ООО <ИнжСтройИзыскания> Калиничеву А.В., Батагову Б.А., Гавриленко В.В. за оказанную помощь при разработке и внедрении ряда методов, руководителям ООО <Логические системы> Семейкину Н.П. и Помозову В.В. и руководителю НПЦ <Геотех> Монахову В.В. за помощь в аппаратурном оснащении, руководителям ЗАО <Триада-Холдинг> Шилину А.А. и Кириленко А.М., руководителю лаборатории свайных фундаментов (НИИОСП) Ястребову П.И. за предоставленную возможность решения интересных задач и получения ценного материала. Огромное спасибо всем коллегам, которые участвовали совместно со мной в написании публикаций, докладов и получении материалов. Светлая память Аркадию Васильевичу Калинину, под руководством которого начались данные исследования.