Архив статей журнала
Исследование направлено на определение влияния сезонного льда и снега и их геометрических параметров на эффективность георадиолокационного зондирования водных объектов суши в зимний период. Рассмотрены ограничивающие факторы льда и снега в контексте законов распространения электромагнитных волн в средах. Основной целью данной работы является оценка влияния толщины льда и снега на распространение георадарного сигнала с частотой 150 МГц. Натурные георадарные измерения выполнены на участке реки Лена по двум профилям с учетом динамики наращивания льда и снега в течение зимы и сравнивались с результатами численного моделирования в программе gprMax. Аналитический расчет подтвердил, что доля энергии георадарного сигнала с центральной частотой 150 МГц, достигающей границы донных отложений, в значительной степени зависит от отражения на границе лед-вода и затухания в самом водном слое. Сравнение натурных и численных данных показало достаточно высокое соответствие формы и времени прихода сигналов. В результате верификации численной модели и использования ее при различных геометрических параметрах льда и снега установлено, что георадарная антенна с центральной частотой 150 МГц может обеспечивать результаты, сопоставимые с измерениями по открытой воде при толщине до 40 см. Количественное сравнение натурных и расчётных данных выявило расхождения, начинающиеся при толщине льда более 80 см. По натурным данным наблюдено, что снежный покров выступает в роли естественного фильтра, ослабляющего помехи. Результаты исследования показали, что для достижения максимальной эффективности зимних исследований рекомендуется проведение полевых работ с учетом оптимально выбранных параметров антенны к толщине льда и снега.
Целью работы являлось совершенствование методики георадиолокационного мониторинга свойств и состояния массива горных пород. Исследование особенностей распространения электромагнитных волн выполнено на примере георадиолокационных измерений физической модели массива рыхлых горных пород, включающего зоны пород различной влажности. Массив горных пород физической модели представлен песком из карьера Хатынг-Юрях г. Якутска. По результатам исследований установлено, что в период с февраля по апрель в диапазоне отрицательных температур воздуха скорость в мерзлой породе различной влажности (5-30%) характеризуется высокими значениями. С апреля по июнь, когда температура воздуха поднимается от 0оС до положительных значений, происходят интенсивное оттаивание мерзлых пород различной влажности и резкое снижение значений скоростей. В мае полностью оттаивает порода влажностью 5%, которая находится в талом состоянии до конца сентября. Порода влажностью 15% полностью оттаивает в июне и в талом состоянии сохраняется до октября. Породы влажностью 22% и 30% плавно оттаивают с июня по август и остаются в талом состоянии до октября. Установлено, что скорость в этих талых породах характеризуется низкими значениями. По установленным значениям скоростей в породах различной влажности в зимний период можно оценить примерную влажность, а также период полной оттайки. Полученная информация позволяет скорректировать план разносезонного георадиолокационного мониторинга динамики криогенного состояния рыхлых горных пород Центральной Якутии.