Введение
1 Основы ЭМИ СШП подповерхностного зондирования 17
1.1 Общие закономерности изменения электрофизических параметров почв 25
1.1.1 Классификация почв по изменениям электрофизических параметров 29
1.1.2 Влияние гумуса на изменение электрофизических параметров почв 30
1.1.3 Изменение электрофизических параметров почв при различных формах почвенной влаги 35
1.1.4 Исследование высокочастотного релаксационного максимума поглощения почв 38
1.2 Общие закономерности изменения электрофизических параметров грунтов 43
1.2.1 Особенности порового и микроструктурного пространства глин 49
1.2.2 Макродипольная электрическая поляризация грунтов 55
1.2.3 Влияние влажности и минерального состава на электрофизические свойства грунтов 58
1.3 Электрические свойства горных пород 63
1.3.1 Проводимость и поляризация горных пород 63
1.3.2 Электрофизические параметры горных пород с учётом дисперсности 65
1.4 Георадарные измерения электрических параметров 69
1.4.1 Общепринятая структурная схема георадаров типа PRS 72
1.4.2 Современное состояние обработки данных в системах PRS 76
1.5 Основы распространения ЭМИ СШП сигналов в подстилающей
среде 79
1.5.1 Существование оптимального частотного диапазона 80
1.5.2 Применение эмпирической гистограммы амплитуды радиолокационного 81
сигнала и способы ее построения 1.6 Состояние вопроса о согласовании антенны со средой 82
1.6.1 Электродинамическое моделирование антенн 83
1.6.2 Анализ влияния подстилающей поверхности 86
ВЫВОДЫ 91
II Комплекс эми сшп зондирования подстилающей среды 92
2.1 Характеристические частоты в подповерхностной среде 93
2.2 Состав комплекса подповерхностного ЭМИ СШП зондирования
2.2.1 Генератор излучаемых импульсов 102
2.2.2 ИИС комплекса 109
2.3 Принцип работы аппаратно - программного комплекса 116
2.4 Синхронизация ИИС комплекса 121
2.5 Методики аппаратурной идентификации
2.5.1 Методика синтезирования амплитуды сигнала 123
2.5.2 Методика определения глубины залегания слоя (объекта) 125
2.5.3 Идентификация наличия воды 128
2.5.4 Оценка наличия связанной воды в горной выработке 133
2.6 Проверка излучения комплекса ЭМИ СШП зондирования на 135
электромагнитную совместимость
Выводы 138
III Антенны подповерхностного зондирования. реализация сверхширокополосности путём параметрической
3.1 Применение численных методов 143
3.2 Индуктивность как объект параметрической оптимизации 147
3.2.1 Моделирование параметров погонной индуктивности с учётом влияния земли 150
3.2.2 Результаты экспериментальных измерений частотных характеристик неоднородной МПА подповерхностного зондирования 155
3.2.3 Анализ полученных экспериментальных данных 163
3.2.4 Экспериментальная проверка чувствительности антенны к изменению импеданса подстилающей среды 164 3.3 Природа волн, излучаемых неоднородной МПА 168
3.3. Экспериментальная проверка наличия волны Н10 170
3.3.2 Неоднородная МПА как экранированная симметричная щелевая линия 172
3.3.3 Вид распространяющегося в среде поля 174
3.3.4 Голографическое восстановление поля в дальней зоне по полю, измеренному на плоскости 177
3.4 Влияние составляющих неоднородной МПА 179
3.4.1 Учёт влияния ребра полоскового проводника 179
3.4.2 Влияние анизотропии материала подложки, оголовка и толщины неоднородной МПА 183
3.5 Монопольная антенна подповерхностного зондирования как антенна в материальной среде 188
3.5.1 Практическая необходимость и свойства монопольных антенн 190
3.5.2 Форма диэлектрика монопольной антенны как решение задачи геометрической оптики 197
3.6 Тонкопроволочная (струнная) антенна подповерхностного і go
3.6.2 Антенное полотно тонкопроволочной (струнной) антенны 201
3.6.3 Результаты экспериментальных измерений частотных характеристик проволочной (струнной) антенны 202 ВЫВОДЫ 206
IV Обработка сигналов при эми сшп зондировании подстилающей среды 208
4.1 Методы описания СШП сигналов 209
4.2 Представление отражённого сигнала его эмпирическим распределением 212
4.3 Шахматная доска как способ построения двумерной ЭПВ 219
4.4 Результаты построения эмпирических распределений 223
4.5 Алгоритмы обработки данных ЭМИ СШП зондирования 229
4.6 Применение корреляционо-дисперсионного анализа данных ЭМИ СШП 237
зондирования для литологического разделения подстилающей среды ВЫВОДЫ 251
V Примеры практического применения комплекса ЭМИ СШП зондирования подстилающей среды 253
5.1 Контроль качества закрепления грунта в строящихся тоннелях 253
5.1.1 Геофизические исследования ЭМИ СШП зондированием Северомуйского тоннеля 253
5.1.2 Контроль качества закрепления грунтов на территории строительства станции метрополитена «Звенигородская» в г. Санкт-Петербурге 257
5.2 Результаты ЭМИ СШП зондирования секции 17-1-2 плотины Бурейской ГЭС 260
5.3 Применение метода ЭМИ СШП зондирования как составляющей геотехнического мониторинга 264
5.3.1 Результаты ЭМИ СШП зондирования при геотехническом мониторинге зоны
«Размыва» 264
5.3.2 Мониторинг инженерно-геологического пространства в г. Сочи вперёд забоя 272
5.4 Применение метода ЭМИ СШП зондирования при разведке месторождений полезных ископаемых на примере горючих сланцев 275
5.4.1 В полупустынях (Иордания) 276
5.4.2 В саванне (Мьянма) 279
5.5 Применение надводного варианта комплекса подповерхностного ЭМИ СШП зондирования 286
Выводы 289
VI Перспективные комплексы ЭМИ СШП зондирования подстилающей среды 291
6.1 Аэровоздушный (самолётный) вариант комплекса подповерхностного ЭМИ
СШП зондирования 294
6.1.1 Отладка (юстировка) бортовой аппаратуры 296
6.1.2 Сравнение результатов наземных и воздушных ЭМИ СШП измерений 300
6.1.3 Низкочастотная дисперсия диэлектрической проницаемости влажных грунтов (площадная оценка) 301
6.2 Подводный вариант комплекса 304
6.2.1 Отладка (юстировка) аппаратуры подводного варианта комплекса 304
6.2.2 Подводные работы 308
6.2.3 Построение профиля подводных работ 311
Выводы 312
Заключение 313
Список литературы
