автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Применение метода электромагнитного сканирования для выявления ослабленных обводненных зон в земляном полотне железных и автомобильных дорог

ЗАМОРИН Валерий Валерьевич

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СКАНИРОВАНИЯ

ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ОСЛАБЛЕННЫХ ОБВОДНЕННЫХ ЗОН В ЗЕМЛЯНОМ ПОЛОТНЕ ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

9 ИЮН 2011

Новосибирск - 2011

4849355

Работа выполнена на кафедре «Изыскания, проектирование и постройка железных и автомобильных дорог» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет путей сообщения» (СГУПС).

доктор технических наук, профессор Тригубович Георгий Михайлович

доктор технических наук, профессор Смолин Юрий Петрович кандидат технических наук, старший научный сотрудник Чернышев Антон Владимирович

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» (ДвГУПС), г. Хабаровск

Защита состоится «28» июня 2011 года в 11 часов на заседании диссертационного совета ДМ 218.012.01 при ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения» по адресу: 630049, Новосибирск, ул. Дуси Ко-вальчук, 191, e-mail: lys@stu.ru, тел. (383)3280402, факс (383)2259417, зал заседаний диссертационных советов - ауд. 224.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения».

Автореферат разослан «2% мая 2011 г.

Отзывы на автореферат диссертации, заверенные печатью, в двух экземплярах просим направлять по указанному адресу диссертационного совета.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доц.

Л.Ю. Соловьёв

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время, несмотря на проводимые на сети железных и автомобильных дорог России мероприятия по обеспечению надежной работы земляного полотна, к сожалению, ещё есть участки дорог, на которых его состояние не соответствует современным, а тем более перспективным требованиям. В первую очередь, это связано с увеличением интенсивности движения и воздействием на него природно-климатических факторов. Для обеспечения надежной работы земляного полотна необходимо своевременное получение достоверной информации о его фактическом состоянии. Применяемые в настоящее время традиционные методы обследования не всегда позволяют своевременно и качественно оценить фактическое состояние земляного полотна. Использование геофизических методов в комплексе с традиционными позволяет значительно повысить качество контроля состояния земляного полотна. Состав рационального комплекса методов диагностики земляного полотна определяется характером решаемых инженерно-геологических задач. Учитывая то, что большинство болезней земляного полотна связано с избыточным увлажнением его грунтов, использование метода электромагнитного сканирования в качестве основного в комплексе с другими методами позволит получать непрерывную, достоверную информацию о наличии ослабленных деструктивных зон земляного полотна, представляющих угрозу безопасности движения транспортных средств. В связи с этим очевидно, что задача совершенствования метода электромагнитного сканирования применительно к решению задач диагностики земляного полотна является весьма актуальной.

Объектом исследования является земляное полотно новых и длительно эксплуатируемых железных и автомобильных дорог.

Предмет исследования - метод электромагнитного сканирования применительно к решению задач диагностики состояния земляного полотна железных и автомобильных дорог.

Целью работы является повышение качества контроля геотехнического состояния земляного полотна железных и автомобильных дорог методом электромагнитного сканирования.

Основные задачи исследований:

1. Анализ существующих методов диагностики земляного полотна железных и автомобильных дорог и выбор наиболее информативного в современных условиях строительства, реконструкции и эксплуатации дорог.

2. Разработка усовершенствованной методики электромагнитного сканирования, опосредованно обеспечивающей получение достоверных сведений о эксплуатационном состоянии земляного полотна.

3. Исследование границ области использования одномерной интерпретации экспериментальных данных метода электромагнитного сканирования при определении электрических и геометрических параметров земляного полотна железных и автомобильных дорог.

4. Исследование влияния электромагнитного сигнала от рельсового пути на полезный электромагнитный сигнал от земляного полотна железной дороги.

5. Определение частотного диапазона электромагнитного поля в пределах которого удельное электрическое сопротивление грунтов земляного полотна определяется устойчиво.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлены пространственно-временные границы, позволяющие применять одномерную интерпретацию при определении параметров земляного полотна, основанные на прогнозировании времени выхода области циркуляции электромагнитного поля за границы земляного полотна;

- установлена степень влияния рельсов железнодорожного пути на ограничения области использования одномерной интерпретации по определению электрического сопротивления земляного полотна;

- определен диапазон частот, где удельное электрическое сопротивление грунтов земляного полотна определяется устойчиво.

Достоверность полученных результатов определяется результатами теоретических сертифицированных расчетов электромагнитных полей для трехмерных сред, сопоставления экспериментальных данных с теоретическими, проведением экспериментальных работ по обследованию земляного полотна методом электромагнитного сканирования, опытом применения метода электромагнитного сканирования при решении задач поиска полезных ископаемых и решения инженерно-геологических задач в других научно-технических приложениях.

Практическая значимость работы заключается:

- в создании усовершенствованной методики электромагнитного сканирования земляного полотна железных и автомобильных дорог, которая обеспечивает получение устойчивой информации о состоянии земляного полотна и которая позволяет локализовать обводненные деструктивные ослабленные зоны представляющие угрозу безопасности движения транспортных средств;

- в повышении эффективности и разрешающей способности метода при исследовании увлажненных участков земляного полотна.

Внедрение результатов. Результаты исследований были использованы при обследовании эксплуатационного состояния земляного полотна на 3776 км перегона Мариинск-Боготол Красноярской железной дороги; на 239 и 245 км перегона Решеты-Карабула Красноярской железной дороги; на 11-12 км перегона Новосибирск Южный - Иня Южная Западно-Сибирской железной дороги; на 15 км перегона Дедюево - Буреничево Западно-Сибирской железной дороги; на 109 км автомобильной дороги М53 «Байкал»; на 30-42 км перегона Ускат - Терентьевская железной дороги Артышта - Томусинская.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на международной научно-практической конференции «Георадары, дороги -2002» (АГТУ; Архангельск, 2002г.), региональной научно-практической конференции «ВУЗы Сибири и Дальнего Востока Транссибу» (СГУПС; Новосибирск, 2002), научно-технической конференции «Наука и молодёжь XXI века» (СГУПС; Новосибирск, 2003г.), научно-технической конференции «Особенно-

сти строительства и эксплуатации объектов и повышение их надёжности в условиях Сибири» (ЗАО «СИБЦНИИТС», Новосибирск, 2004,г.), региональной научно-практической конференции «Чтения, посвященные памяти M.G. Бочен-кова и 75-летию первого выпуска факультета СЖД» (СГУПС; Новосибирск, 2009г.), объединенном научном семинаре семи кафедр СГУПСа (Новосибирск, декабрь 2010).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 5 научных работ.

На защиту выносятся:

1. Зависимости, устанавливающие диапазон времени определения параметров земляного полотна в рамках горизонтально-однородной математической интерпретационной модели в зависимости от геометрических и электрических параметров земляного полотна.

2. Ограничения области использования горизонтально-однородной математической интерпретационной модели железнодорожного земляного полотна в присутствии рельсов.

3. Методика электромагнитного сканирования земляного полотна железных и автомобильных дорог.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 13 приложений. Общий объём работы составляет 188 страниц машинописного текста, в том числе 134 страницы основного текста, включая 32 рисунка и 15 таблиц. Список использованных источников включает 120 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформирована цель исследований, определены задачи для достижения цели, представлена научная новизна и практическая ценность результатов исследований.

В первой главе выполнен обзор и анализ возможностей существующих (геофизических и традиционных) методов и средств диагностики земляного полотна железных и автомобильных дорог. Исследованиям в области диагностики земляного полотна посвящены работы Г.Г. Коншина, А.Г. Круглого, Е.С. Аш-

6

пиза, В.Я. Пригоды, В.А. Явны, A.M. Горелика, М.Н. Гольдштейна, B.C. Борко-ва, Г.М. Тригубовича, Г.М. Стояновича, В.В. Пупатенко, Б.А. Канарейкина, А.Ф. Кима, A.M. Кулижникова, R.W. Moore, Т. Saarenketo, W. Wilcox и др.

Проанализированы методы эксплуатационных наблюдений, инженерно-геологическое обследование, зондирование грунтов, электроразведка, сейсморазведка и радиоактивные измерения. Анализ показал, что в современных условиях эксплуатации дорог России их использование не позволяет своевременно и качественно производить оценку фактического состояния земляного полотна и осуществлять прогноз его деформируемости при дальнейшей эксплуатации. Решение этой проблемы возможно только с привлечением новых, высокопроизводительных и эффективных методов обследования земляного полотна. Принимая во внимание то, что причиной возникновения большинства деформаций земляного полотна является повышенная влажность слагающих его грунтов, в качестве базового выбран метод электромагнитного сканирования, разработанный профессором Г.М. Тригубовичем применительно для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых и решения широкого круга инженерных задач. Электромагнитное сканирование относится к категории импульсных индуктивных методов электроразведки и представляет собой новую высокоразрешающую технологию исследования приповерхностных слоев грунта до глубин в несколько десятков метров. Спектральный состав возбуждаемого сигнала содержит частоты от 1 кГц до 1 МГц. Используя более низкую, чем в георадарах главную частоту спектра, этот метод имеет гораздо меньше ограничений, связанных с высокой электропроводностью среды и мало зависит от приповерхностных неоднородностей.

Во второй главе изложены результаты теоретических исследований по выявлению закономерностей процесса становления электромагнитного поля петлевого источника над одномерной и двухмерной электрофизическими моделями земляного полотна. Для этого выполнено математическое моделирование процессов становления электромагнитного поля методом конечных элементов с использованием методики разделения полей на нормальную и аномальную со-

7

ставляющие. Установлен характер зависимости влияния горизонтально-неоднородной среды и рельсов на вторичное поле вихревых токов. Теоретически доказана возможность выявления структурных неоднородностей земляного полотна в присутствии рельсов.

Моделирование нестационарных электромагнитных полей проводилось в рамках решения задачи с заданными начальными и граничными условиями для решения уравнений Максвелла в форме уравнений для вектора-потенциала А. Решение проводилось методом конечных элементов с использованием методики разделения полей на нормальную и аномальную составляющие.

Электромагнитная диагностика земляного полотна железных и автомобильных дорог основана на дифференциации слагающих его грунтов по удельному электрическому сопротивлению. Земляное полотно представляет собой линейно-вытянутый объект с незначительным изменением вдоль своей оси электрических и геометрических параметров влияющих на временной профиль электромагнитного отклика земляного полотна на возбуждающий импульс. Это обстоятельство позволяет рассматривать земляное полотно как двухмерный объект с постоянными геометрическими и электрофизическими параметрами. Поскольку геометрические параметры земляного полотна значительно превышают размеры петлевого источника электромагнитного поля, то в модели принимается, что электромагнитное поле на поверхности земляного полотна возбуждается предельно точечным источником - магнитным диполем. Тогда влияние горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного полотна возникнет в момент становления поля, когда область циркуляции вихревых токов достигнет бровки основной площадки земляного полотна. До этого момента форма земляного полотна не оказывает влияния на характер сигнала, регистрируемого приемной антенной. В поздней стадии становления поля влияние формы земляного полотна также становится незначительным по причине более раннего затухания вихревых токов в верхней части земляного полотна относительно нижней. Поэтому для исследования характера влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного по-

лотна с применением математического моделирования, в работе были приняты одномерная и двухмерная электрофизические модели земляного полотна. Одномерная модель представлена двухслойным горизонтально-слоистым полупространством, в которой мощность первого слоя равна высоте насыпи (Н), а удельное электрическое сопротивление слоев равно удельному электрическому сопротивлению насыпи и её основания. Двухмерная модель представлена набором дисков различного радиуса (И), толщины (Н) с удельным электрическим сопротивлением р\, расположенных на ровном бесконечно длинном основании сопротивлением Радиус диска (Я) определяется размерами основной площадки земляного полотна и равен половине ее ширины. Толщина диска (Н) равна высоте насыпи. Значения удельного электрического сопротивления насыпи р-\ и её основания р2 зависят от степени влажности слагающих их грунтов.

На рисунке 1 представлены результаты математического моделирования электромагнитного отклика одномерной и двухмерной моделей земляного полотна железнодорожной насыпи выполненной из однородного глинистого грунта с удельным электрическим сопротивлением /?ч=10 Ом-м. Основание насыпи - коренные породы с удельным электрическим сопротивлением />2=Ю0 Ом-м. Высота насыпи Н=5 метров. Ширина основной площадки В=11,7 метров соответствует двухпутному прямому участку железнодорожных линий I категории. Результаты моделирования представлены в виде графиков зависимостей ЭДС электромагнитного отклика от одномерной и двухмерной моделей земляного полотна и графика их отличия в процентах.

При анализе полученных зависимостей ЭДС электромагнитного отклика от одномерной и двухмерной моделей земляного полотна железнодорожной насыпи установлено, что на ранней стадии становления электромагнитного поля до 0,0013 мс и на более позднем интервале от 14,2 до 1000 мс, значения ЭДС электромагнитного отклика от одномерной и двухмерной моделей земляного полотна имеют близкие значения. Отличия составляют не более 10%. На интервале времени от 0,0013 до 14,2 мс значения ЭДС электромагнитного отклика от

одномерной модели земляного полотна превышают значения ЭДС от двухмерной модели не более чем на 95,8%. Это обусловлено влиянием горизонтально-неоднородной среды на электромагнитное поле. При интерпретации данных электромагнитного сканирования железнодорожной насыпи с указанными выше геометрическими и электрическими параметрами допускается использование одномерной интерпретации на интервалах времени становления электромагнитного поля от момента начала регистрации электромагнитного отклика до 0,0013 мс и от 14,2 до 1000 мс.

1000 100 1 10 1 0,1 0,01 -1-Ю"11 1 ■ 10'4 1 1-10" 1-10-мо-1-10" MO'l МО-МО 1-10 1-10 МО 1-10 1-10 1-10

ЭДС, мв

N г

ч\

\ V—-3

L ..... ч \

1 2Л

1

!

1

J

\

£ ,%

100

МО5 МО"* М0"а МО'2 0,1 1 10 100 1000 Время, мс

1 - ЭДС (ео) электромагнитного отклика в одномерной модели земляного полотна;

2 - ЭДС (е) электромагнитного отклика в двухмерной модели земляного полотна;

3 - (с ) относительная разность значений ЭДС электромагнитного отклика от одно-

Е — Б

мерной и двухмерной моделей земляного полотна-- х 100, (%)

Рисунок 1. Зависимости ЭДС электромагнитного отклика в одномерной и двухмерной моделях земляного полотна

С целью исследования характера влияния рельсов на электромагнитный отклик земляного полотна было выполнено математическое моделирование процесса становления электромагнитного поля для модели земляного полотна в присутствии и отсутствии модели рельсов типа Р65 при различных геометрических параметрах источника электромагнитного поля, его положения относительно рельсов и значений удельного электрического сопротивления грунтов

земляного полотна. Моделирование проводилось методом конечных элементов с использованием методики разделения полей на нормальную и аномальную составляющие. Для исключения влияния геометрических параметров земляного полотна на вторичное поле вихревых токов в качестве модели земляного полотна была принята модель однородного проводящего полупространства. Магнитная проницаемость ц и удельное электрическое сопротивление рельсовой стали рр приняты соответственно 100 и ОДНО"6 Ом •м. Расстояние между осями рельсов принято 1,6 м.

На рисунке 2 представлены результаты математического моделирования в виде графиков зависимости ЭДС электромагнитного отклика от времени становления поля для полупространства в присутствии рельсов и без них при размещении источника электромагнитного поля с размерами 1,5 х2 м2. е, мвг 103

Шифр кривых:

1, 2, 3- зависимости ЭДС электромагнитного отклика от полупространства с удельным электрическим сопротивлением р соответственно 1,10, 100 Ом-м; 4, 5, 6 - то же в присутствии рельсов

I, мс

Рисунок 2. Зависимости ЭДС электромагнитного отклика от времени становления поля для полупространства с удельным электрическим сопротивлением р в присутствии рельсов и без них при размещении источника электромагнитного

поля с размерами 1,5x2 м2

Из анализа результатов моделирования, представленных на рисунке 2, следует, что интерпретация электромагнитного отклика земляного полотна без учета влияния на него рельсов возможна на ранней стадии становления поля, где кривые зависимости ЭДС электромагнитного отклика от полупространства в присутствии и отсутствии рельсов имеют близкие значения. На более поздних временах становления поля отмечается расхождение амплитуды сигналов элек-

тромагнитного отклика от полупространства в присутствии рельсов и без них, указывающее на необходимость учёта влияния рельсов в процессе обработки и интерпретации результатов измерений.

На рисунке 3 представлены результаты математического моделирования процесса становления поля для полупространства с включенным в него слоем грунта повышенной влажности толщиной 1 м на глубине 2 м в присутствии рельсов. Удельное электрическое сопротивление полупространства и слоя грунта повышенной влажности приняты соответственно 100 и 10 Ом-м.

£, мв —---—- Рисунок 3. Зависимости ЭДС элек-

1°2 ' 2 тромагнитного отклика от времени ю' — \\У~:---

становления поля для полупростран-

10о--ЧЧ----.-

1/\\ ства со слоем переувлажненного

Ю"1--А-----

\\ грунта (1) и без него (2) в присутст-

10----^--

10_3_____вии рельсов при размещении петлево-

10-4_____го источника 2,5x4 м2 на расстояние

ю-5'—Ц-Ц-Ц-Ц--1,5 м от крайнего рельса

10 Ю'3 Ю'2 ю1 .

I, мс

Из анализа результатов математического моделирования, представленных на рисунке 3, следует, что выявление приповерхностного проводящего слоя полупространства в присутствии рельсов возможно в интервале становления поля, где значения ЭДС электромагнитного отклика от полупространства с включенным в него слоем существенно превышают значения ЭДС электромагнитного отклика от однородного полупространства.

На рисунке 4 представлены результаты математического моделирования для полупространства с удельным электрическим сопротивлением р =15 Ом-м в присутствии рельсов и без них, а также результаты экспериментальных измерений на Красноярской железной дороге при расположении петлевого источника электромагнитного поля с размерами 2,5x4 м2 на расстоянии 1,5 м от крайнего рельса. Результаты математического моделирования ЭДС электромагнитного отклика от полупространства в присутствии рельсов и экспериментальные дан-

\\

-1/м

\\

V.

ные, совпадают на интервале времени становления поля до 1 мс. Отличие экспериментальных и теоретических кривых на поздних временах становления поля вызвано влиянием внешних электромагнитных помех, присутствующих в экспериментальных данных.

£, мв ю4 103 ю2 ю' 10° ю-' ю-2

Ю'3 10" 10"5 ю*

>

г:

V

Шифр кривых:

1- расчетная зависимость ЭДС электромагнитного отклика от полупространства в отсутствии рельсов;

2- расчетная зависимость ЭДС электромагнитного отклика от полупространства в присутствии рельсов;

3 - результат измерений ЭДС электромагнитного отклика железнодорожного пути

Ю-1

10°

мс

Рисунок 4. Зависимости ЭДС электромагнитного отклика от полупространства с удельным электрическим сопротивлением р =15 Ом-м

Анализ результатов моделирования вторичного поля вихревых токов и экспериментальных данных позволил сделать следующие выводы:

-на ранней стадии становления поля влияние рельсов на вторичное поле вихревых токов несущественно. Поэтому обработка и интерпретация результатов электромагнитного сканирования на ранних временах становления поля могут проводиться без учета влияния рельсов на электромагнитный отклик;

-рабочий интервал времен становления поля, где влияние рельсов несущественно, может быть увеличен при увеличении размеров петлевого источника поля или его смещении в сторону от рельсов;

- зависимость времени начала существенного влияния рельсов на вторичное поле вихревых токов от удельного электрического сопротивления полупространства имеет степенной характер;

- выявление слоев грунта повышенной влажности в верхней части земляного полотна, возможно с помощью метода электромагнитного сканирования;

- полученные результаты моделирования хорошо согласуются с практическими результатами электромагнитного сканирования железнодорожного земляного полотна.

В третьей главе представлены результаты исследования областей возможного применения одномерной интерпретации электромагнитного отклика земляного полотна железных и автомобильных дорог. Выведены эмпирические зависимости времени начала и окончания существенного влияния горизонтально-неоднородной среды на вторичное поле вихревых токов. Установлены ограничения использования одномерной интерпретации результатов электромагнитного сканирования земляного полотна в присутствии рельсов для наиболее характерных размеров петлевого источника электромагнитного поля, высоты его размещения над уровнем головки рельсов и значений удельного электрического сопротивления земляного полотна.

Для исследования области возможного применения одномерной интерпретации электромагнитного отклика земляного полотна были выполнены дополнительные расчеты нестационарного электромагнитного поля одномерной и двухмерной электрофизических моделей земляного полотна. В качестве исходных данных были приняты следующие значения: радиус диска (К) в диапазоне от 3 до 20 м, что соответствует ширине основной площадки земляного полотна железных и автомобильных дорог, высота насыпи (Н) в диапазоне от 1 до 6м; удельное электрическое сопротивление диска р\ в диапазоне от 5 до 50 Ом-м; удельное электрическое сопротивление основания земляного полотна рг - в наиболее характерном диапазоне от 100 до 500 Ом-м. Уровень расхождения значений ЭДС электромагнитного отклика от электрофизической модели земляного полотна и горизонтально-слоистой модели оценивался на уровне 10%.

Из анализа результатов моделирования электромагнитного отклика земляного полотна сделаны следующие выводы:

- с увеличением удельного электрического сопротивления диска р\ и его основания />2 время начала существенного влияния горизонтально-неоднородной среды наступает раньше;

- при увеличении радиуса диска (II) и его высоты (Н) время начала существенного влияния горизонтально-неоднородной среды возрастает;

- в поздней стадии становления поля время окончания существенного влияния горизонтально-неоднородной среды возрастает с увеличением высоты диска (Н) и практически не зависит от его радиуса (И).

Для вывода закономерностей, устанавливающих время начала и окончания существенного влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного полотна, было выполнено приведение этих зависимостей к безразмерному виду, анализ приведенных зависимостей от безразмерных параметров, их аппроксимация и получение упрощенных расчетных формул.

Для поиска функциональной связи между временем начала существенного влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного полотна (1) и независимыми между собой размерными величинами-|10, Н, Я, р2 (4) был выполнен анализ их размерностей.

1=/{цо,Н,К,р,,р2) (4)

Формулы размерностей величин, входящих в выражение (4), имеют вид:

И = Г, к] = ШТ-Ч'1, [Я] = [Л] = £, [лI = [р2] = Ь'МТ-Ч-1, (5)

где Т, Ь, М, I - соответственно размерности времени, длины, массы и силы

тока.

После подстановки в формулы размерности величин Цо, /),_ р2 размерности -

Ом(6)

[Ом] = МЬ2Т'3Г2 (6)

они приняли вид:

[н,]=<МГ'Г, \р^[р2]=ОмЬ. (7)

В качестве базовых размерностей были приняты три независимые размерности: Т, Ь, Ом. В соответствии с П-теоремой из шести входящих в выражение (6) величин было составлено три безразмерные комбинации П, Пь П2

П=—У- , п, * П2=^. (8)

мЛя н Р*

Р\

Зависимость (4) была представлена в виде соотношения между безразмерными комбинациями П, П1, Пг

П=/(П1; П2) (9)

Используя метод наименьших квадратов, были получены регрессионные зависимости между параметрами П и П^ при условии, что Пг является постоянной величиной. Аппроксимация проводилась логарифмическим, степенным и экспоненциальным уравнениями регрессии. В качестве критерия адекватности уравнений регрессии исходным данным был принят коэффициент детерминации Я2. В результате анализа полученных уравнений регрессии было установлено, что зависимости параметра П от параметра П1 с приемлемой точностью (Я2 >0,9) аппроксимируются уравнениями регрессии степенного вида (10) на всем интервале значений параметров П1 и Пг

П = аПьх . (Ю)

Зависимости числовых коэффициентов а и Ь от параметра П^ были аппроксимированы уравнениями регрессии линейного типа, после их подстановки в уравнение (10) и дальнейших преобразований было получено уравнение регрессии (11) для времени начала существенного влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного полотна на всем интервале значений параметров П( и П2.

/ =

0,32 - 0,09| — ] ][—

Ао-Я (И)

р.

Коэффициент детерминации R2 составил 0,99. Объем выборки - 833.

Учитывая, что числовые коэффициенты уравнения регрессии (11) не являются оптимальными, были подобраны такие их значения, при которых остаточная дисперсия аппроксимации исходных данных имела наименьшее значение. Алгоритм решения задачи поиска оптимальных значений числовых коэффициентов, входящих в уравнение (11), был реализован на языке программирования Turbo Pascal. В результате оптимизации уравнение (11) имеет вид

Аналогичным путем было выведено уравнение регрессии для времени окончания существенного влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного полотна.

Для уточненных расчетов времени начала существенного влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного полотна выведены уравнения регрессии, наиболее адекватно аппроксимирующие исходные данные в интервалах значений параметров П1 и П2. Результаты представлены в таблице 1.

Ограничения использования одномерной интерпретации результатов электромагнитного сканирования земляного полотна в присутствии рельсов по глубине обследования определены расчетом по формуле (13), характеризующей зависимость положения нижней границы скин-слоя по мере увеличения времени становления поля.

где: к - некоторая константа, не зависящая от времени, 0,9;

(-оремя начала существенного влияния рельсов на вторичное поле вихревых токов.

(12)

Остаточная дисперсия D составила 3,87-10"14.

(13)

Таблица 1. Уравнения регрессии времени начала существенного влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного

полотна

Интервалы Уравнение регрессии Остаточная дисперсия, D

П, п2

0,5-3 0,01-0,5 4,99-Ю"16

3-20 0,01-0,3 t = \ / K-R Р\ 4,91-10"15

3-20 0,3-0,5 / t = \ ( (п Yl -к3'—».«] 0,71-0,44 — ен[ 1 { UJJ а 1,52-Ю"14

Расчет глубины обследования земляного полотна, в пределах которой влияние рельсов на электромагнитный отклик не существенно проводился для наиболее характерных значений удельного электрического сопротивления земляного полотна, площади петлевого источника, высоты его размещения над уровнем головки рельсов и расстояния от крайнего рельса до источника электромагнитного поля. Полученные значения лежат в интервале от 2 до 14 метров. Установлено, что наименьшая глубина обследования земляного полотна без учета влияния рельсов на электромагнитный отклик соответствует положению источника ЭМ поля над одним из рельсов. Глубина обследования земляного полотна может быть увеличена при увеличении расстояния между рельсами и источником электромагнитного поля. При увеличении влажности грунтов земляного полотна, глубина его обследования уменьшается.

В четвертой главе приведены зависимости, устанавливающие взаимосвязь удельного электрического сопротивления грунтов с их физико-механическими свойствами и результаты измерений комплексного удельного электрического сопротивления образцов грунта в интервале частот f=0,01 Гц-1МГц. Определен интервал частот переменного электромагнитного поля, в котором удельное электрическое сопротивление грунтов земляного полотна мо-

жет быть определено устойчиво. Представлены результаты экспериментальных исследований с целью выяснения возможности использования разработанных методик проведения электромагнитного сканирования при решении задач диагностики земляного полотна, обработки и интерпретации результатов измерений.

Измерения комплексного удельного электрического сопротивления проводились на трех образцах суглинка, изъятых из железнодорожной насыпи на подходе к мосту через реку Ояш. В изучаемом диапазоне частот получены значения активной (р) и реактивной (х) составляющих полного удельного сопротивления образцов (г), соответственно в интервалах: р=15-160 Ом-м и х=0,3-15 Ом-м. В качестве примера, на рисунке 5 для образца №3, приведены зависимости активной (р) и реактивной (х) составляющих полного удельного сопротивления (Ъ) от частоты. Из анализа представленных зависимостей следует, что удельное электрическое сопротивление грунта может быть определено устойчиво в области высоких частот (от 10 кГц).

р, X; Ом-м 80

10'3 10"2 10'1 10° 10' 102 103 10" 105

Рисунок 5. Частотные зависимости удельного активного (р) и реактивного (х) сопротивления образца суглинка.

Шифр кривых: 1- активная составляющая удельного электрического сопротивления (р); 2- реактивная составляющая удельного электрического сопротивления (х)

Апробация разработанных методик измерения вторичного поля вихревых токов и обработки результатов измерений была проведена на объектах ЗСЖД, КрЖД и автомобильной дороге М53 «Байкал». Так, на 30-42 км перегона Ускат - Терентьевская Западно-Сибирской железной дороги было выполнено электромагнитное сканирование земляного полотна с целью выявления переувлаж-

нёных зон земляного полотна, являющихся причиной его деформаций в виде просадок и оползании бровки балластной призмы. Была определена граница балластного слоя и местоположение зоны повышенной влажности грунта земляного полотна.

Измерения вторичного электромагнитного поля проводились вдоль обочины земляного полотна со стороны будущего второго пути в пикетном режиме. Расстояние между точками фиксации приемно-генераторной установки составило 50 метров. На ослабленном участке земляного полотна от ПК 417 до ПК 422 были выполнены дополнительные измерения вторичного электромагнитного поля с шагом перемещения приемно-генераторной установки 20 метров. Результаты электромагнитного сканирования представлены на рисунке 8 в виде вертикальных разрезов удельного электрического сопротивления вдоль обочины земляного полотна. На геоэлектрических разрезах отчетливо выделяются два слоя с различным электрическим сопротивлением. Высокоомный верхний слой, мощностью до 1,5 метра, с удельным электрическим сопротивлением более 50 Ом-м литологически соответствует щебнистым грунтам балластной призмы. Нижний слой имеет удельное электрическое сопротивление в интервале от 10 до 20 Ом-м и литологически соответствует суглинистым насыпным грунтам тела насыпи. На рисунке 6 (а) в интервале от ПК 417 до ПК 422 отчетливо выделяется аномальная зона переувлажненного грунта насыпи, имеющая пониженное удельное электрическое сопротивление, равное примерно 4 Ом-м. На рисунке 6 (б) аномальная зона имеет значительно меньшую протяженность и выделяется в интервале от ПК 418+40 до ПК 419+70, что имеет существенное значение при выборе противодеформационных мероприятий.

418 419

Расстояние. ПК р (Ом-м)

Рисунок 6. Результаты электромагнитного сканирования земляного полотна в пикетном режиме измерения вторичного поля вихревых токов на перегоне Ускат - Терентьевская Западно-Сибирской железной дороги.

Шаг размещения приемно-генераторной установки (а)-50 м, (б)-20 м

410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430

Расстояние. ПК __р (Ом-м)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в диссертационной работе: 1. В результате выполненного анализа существующих методов и средств диагностики земляного полотна железных и автомобильных дорог, установлено, что метод электромагнитного сканирования может быть эффективно использован для решения задач, связанных с локализацией деструктивных, обводненных и переувлажненных зон земляного полотна, определения глубины

залегания и их пространственных границ, картирования грунтовых и техногенных вод, определения их режима питания и распространения.

2. По результатам теоретических расчетов нестационарных электромагнитных полей над одномерной и двухмерной моделями земляного полотна с использованием теории размерностей получены зависимости, позволяющие определять область корректного использования одномерной интерпретации для получения достоверных параметров земляного полотна.

3. На основе выполненного анализа результатов моделирования трехмерного нестационарного электромагнитного поля над моделью земляного полотна в присутствии рельсов, установлены ограничения глубины обследования земляного полотна, при условии обработки результатов измерений без учета влияния рельсов на вторичное поле вихревых токов.

4. По результатам измерения электрического сопротивления образцов грунта земляного полотна в широкой полосе частот, определен диапазон частот и времени, где удельное электрическое сопротивление может быть определено устойчиво, что позволяет производить увязку результатов определения электрических свойств грунтов земляного полотна на смежных участках с различными геоэлектрическими характеристиками.

5. Экспериментально показана эффективность применения метода электромагнитного сканирования при решении различных задач диагностики земляного полотна. Для повышения эффективности диагностики железнодорожного земляного полотна целесообразно разработать систему опережающего поиска и диагностики ослабленных зон земляного полотна в движении с использованием подвижного состава.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Заморин В.В. Исследование областей применения одномерной и двумерной интерпретационных моделей земляного полотна железных и автомобильных дорог при его диагностике методом электромагнитного сканирования /В.В. Заморин // Известия высших учебных заведений. Строительство - Новосибирск, 2009 №8. С. 78-88.

2. Заморин В.В. Применение метода электромагнитного сканирования для выявления переувлажненных зон земляного полотна /В.В. Заморин // Материалы Международной научно-практической конференции Георадары, дороги -2002. Архангельск 2002, С. 89-92.

3. Заморин В.В. Исследование возможности и целесообразности применения метода электромагнитного сканирования для обследования железнодорожного земляного полотна /В.В. Заморин // Железные и автомобильные дороги в условиях Сибири. Сборник научных трудов СГУПС, Новосибирск, 2005, С. 124-126.

4. Заморин В.В. Учет влияния рельсов на становление электромагнитного поля при обработке результатов электромагнитного сканирования земляного полотна железных дорог /В.В. Заморин, М.Г. Персова // Межвузовский сборник научных трудов "Особенности проектирования и строительства железных дорог в условиях Дальнего Востока"- Хабаровск: ДВГУПС, 2009, С. 44-50.

5. Заморин В.В. Моделирование влияния рельсов на становление электромагнитного поля при диагностике железнодорожного земляного полотна методом электромагнитного сканирования / В.В. Заморин, М.Г. Персова // Вестник СГУПС. - Новосибирск, 2010. - выпуск №22. С. 124-129.

ЗАМОРИН Валерий Валерьевич

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ОСЛАБЛЕННЫХ ОБВОДНЕННЫХ ЗОН В ЗЕМЛЯНОМ ПОЛОТНЕ ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей (технические науки)

Подписано к печати 16.05.2011 г. Объём 1,5 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 2404 Издательство ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения» 630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191. Тел./факс (383)3280381

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО

ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЕГО ДИАГНОСТИКИ

1.1. Состояние эксплуатируемого земляного полотна и традиционные 9 методы его диагностики.

1.2. Геофизические методы обследования земляного полотна.

1.3. Передвижные диагностические лаборатории.

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ОТКЛИКА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ.

2.1. Теоретические основы метода электромагнитного сканирования

2.2 Становление электромагнитного поля петлевого источника на поверхности однородного полупространства.

2.3 Становление электромагнитного поля петлевого источника над моделью земляного полотна железных и автомобильных дорог.

2.3.1 Постановка задачи.

2.3.2 Анализ результатов математического моделирования процесса становления электромагнитного поля петлевого источника над моделью земляного полотна железных и автомобильных дорог . 34 2.4. Становление электромагнитного поля петлевого источника над моделью земляного полотна в присутствии рельсов.

2.4.1. Постановка задачи.

2.4.2. Анализ результатов математического моделирования процесса становления электромагнитного поля петлевого источника над моделью земляного полотна в присутствии рельсов.

ГЛАВА 3 УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ОТКЛИК

3.1. Анализ зависимости времени начала влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик от модели земляного полотна

3.2. Оптимизация уравнений регрессии времени начала влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного полотна

3.3. Анализ зависимости времени окончания влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик от модели земляного полотна

3.4. Оптимизация уравнения регрессии времени окончания влияния горизонтально-неоднородной среды на электромагнитный отклик земляного полотна

3.5. Определение ограничений использования одномерной интерпретационной модели земляного полотна в присутствии рельсов.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДИАГНОСТИКИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СКАНИРОВАНИЯ.

4.1. Методика обработки и интерпретации результатов измерений

4.2. Измерительная аппаратура.

4.3. Определение диапазона частот переменного электромагнитного поля с минимальным влиянием на удельное электрическое сопротивление типичных грунтов земляного полотна

4.3.1 Зависимости между удельным электрическим сопротивлением и инженерно-геологическими свойствами горных пород

4.3.2 Измерение удельного электрического сопротивления образцов грунта земляного полотна в широкой полосе частот.

4.4. Результаты опытно-экспериментальных работ по методике электромагнитного сканирования

4.5. Методика диагностики земляного полотна методом электромагнитного сканирования.

Актуальность работы. В настоящее время, несмотря на проводимые на сети железных и автомобильных дорог России мероприятия по обеспечению надежной работы земляного полотна, к сожалению, ещё есть участки дорог, на которых его состояние не соответствует современным, а тем более перспективным требованиям. В первую очередь, это связано с увеличением интенсивности движения и воздействием на' него природно-климатических факторов. Для обеспечения надежной работы земляного полотна необходимо своевременное получение достоверной информации о его фактическом состоянии. Применяемые в настоящее время традиционные методы обследования не всегда позволяют своевременно и качественно оценить фактическое состояние земляного полотна. Использование геофизических методов в комплексе с традиционными позволяет значительно повысить качество контроля состояния земляного полотна. Состав рационального комплекса методов диагностики земляного полотна определяется характером решаемых инженерно-геологических задач. Учитывая то, что большинство болезней земляного полотна связано с избыточным увлажнением его грунтов, использование метода электромагнитного сканирования в качестве основного в комплексе с другими методами позволит получать непрерывную, достоверную информацию о наличии ослабленных деструктивных зон земляного полотна, представляющих угрозу безопасности движения транспортных средств. В связи с этим очевидно, что совершенствование метода электромагнитного сканирования применительно к решению задач диагностики земляного полотна весьма актуально.

Объектом исследования является земляное полотно новых и длительно эксплуатируемых железных и автомобильных дорог.

Предмет исследования - метод электромагнитного сканирования применительно к решению задач диагностики состояния земляного полотна железных и автомобильных дорог.

Целью работы является повышение качества контроля геотехнического состояния земляного полотна железных и автомобильных дорог методом электромагнитного сканирования.

Основные задачи исследований:

1. Анализ существующих методов диагностики земляного полотна железных и автомобильных дорог и выбор наиболее информативного в современных условиях строительства, реконструкции и эксплуатации дорог.

2. Разработка усовершенствованной методики электромагнитного сканирования, опосредованно обеспечивающей получение достоверных сведений о эксплуатационном состоянии земляного полотна.

3. Исследование границ области использования одномерной интерпретации экспериментальных данных метода электромагнитного сканирования при определении электрических и геометрических параметров земляного полотна железных и автомобильных дорог.

4. Исследование влияния электромагнитного сигнала от рельсового пути на полезный электромагнитный сигнал от земляного полотна железной дороги.

5. Определение частотного диапазона электромагнитного поля в пределах которого удельное электрическое сопротивление грунтов земляного полотна определяется устойчиво.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлены пространственно-временные границы, позволяющие применять одномерную интерпретацию при определении параметров земляного полотна, основанные на прогнозировании времени выхода области циркуляции электромагнитного поля за границы земляного полотна;

- установлена степень влияния рельсов железнодорожного пути на ограничения области использования одномерной интерпретации по определению электрического сопротивления земляного полотна;

- определен диапазон частот, где удельное электрическое сопротивление грунтов земляного полотна определяется устойчиво.

Достоверность полученных результатов определяется результатами теоретических сертифицированных расчетов электромагнитных полей для трехмерных сред, сопоставления экспериментальных данных с теоретическими, проведением экспериментальных работ по обследованию земляного полотна методом электромагнитного сканирования, опытом применения метода электромагнитного сканирования при решении задач поиска полезных ископаемых и решения инженерно-геологических задач в других научно-технических приложениях.

Практическая значимость работы заключается:

- в создании усовершенствованной методики электромагнитного сканирования земляного полотна железных и автомобильных дорог, которая обеспечивает получение устойчивой информации о состоянии земляного полотна и которая позволяет локализовать обводненные деструктивные ослабленные зоны представляющие угрозу безопасности движения транспортных средств; в повышении эффективности и разрешающей способности метода при исследовании увлажненных участков земляного полотна.

Внедрение результатов. Результаты исследований были использованы при обследовании эксплуатационного состояния земляного полотна на 3776 км перегона Мариинск-Боготол Красноярской железной дороги; на 239 и 245 км перегона Решеты-Карабула Красноярской железной дороги; на 11-12 км перегона Новосибирск Южный - Иня Южная Западно-Сибирской железной дороги; на 15 км перегона Дедюево - Буреничево Западно-Сибирской железной дороги; на 109 км автомобильной дороги М53 «Байкал»; на 30-42 км перегона Ускат — Терентьевская железной дороги Артышта - Томусинская.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на международной научно-практической конференции «Георадары, дороги -2002» (АГТУ; Архангельск, 2002г.), региональной научно-практической конференции «ВУЗы Сибири и Дальнего Востока Транссибу» (СГУПС; Новосибирск, 2002), научно-технической конференции «Наука и молодёжь XXI века» (СГУПС; Новосибирск, 2003г.), научно-технической конференции «Особенности строительства и эксплуатации объектов и повышение их надёжности в условиях Сибири» (ЗАО «СЖЦНИИТС», Новосибирск, 2004,г.), региональной научно-практической конференции «Чтения, посвященные памяти М.С. Бочен-кова и 75-летию первого выпуска факультета СЖД» (СГУПС; Новосибирск, 2009г.), объединенном научном семинаре семи кафедр СГУПСа (Новосибирск, декабрь 2010).

На защиту выносятся:

1. Зависимости, устанавливающие диапазон времени определения параметров земляного полотна в рамках горизонтально-однородной математической интерпретационной модели в зависимости от геометрических и электрических параметров земляного полотна.

2. Ограничения области использования горизонтально-однородной математической интерпретационной модели железнодорожного земляного полотна в присутствии рельсов.

3. Методика электромагнитного сканирования земляного полотна железных и автомобильных дорог.

Основные результаты выполненных исследований, представленных в диссертационной работе, направленных на повышение качества контроля за состоянием земляного полотна железных и автомобильных дорог, заключаются в следующем:

1. В результате выполненного анализа существующих методов и средств диагностики земляного полотна железных и автомобильных дорог,' установлено, что. метод электромагнитного;- сканирования 'может- быть, эффективно использован для .решения; задач;, связанных: с локализацией деструктивных, об-; водненных и переувлажненных зон земляного полотна; определения; глубины залегания и их пространственных границ, картирования грунтовых и техногенных вод, определения их режима питания и распространения. .

2. По результатам теоретических' расчетов - нестационарных электромагнитных полей: над одномерной и двухмерной моделями земляного полотна с использованием теории размерностей получены-зависимости, позволяющие определять область корректного использования одномерной интерпретации для получения достоверных" параметров5 земляногополотна:' 3. На основе выполненного анализа результатов моделирования трехмерного нестационарного электромагнитного поля над моделью земляного полотна1 в присутствии, рельсов; установлены ограничения глубины обследования земляного полотна, ири условии обработки результатов измерений без учета влияния рельсов на вторичное поле вихревых токов: ' —

4. По результатам измерения электрического:; сопротивления образцов грунта земляного полотна: в широкой полосе частот, определендиапазон, частот и времени, где удельное электрическое, сопротивление может быть определено устойчиво; что позволяет производить, увязку результатов определения« электрических свойств грунтов-земляного полотна на смежных участках с различными геоэлектрическими характеристиками. 5. Экспериментально-показана эффективность применения метода электромагнитного сканирования: при решении различных задач диагностики земляного полотна. Для повышения эффективности диагностики железнодорожного земляного полотна целесообразно разработать систему опережающего поиска и диагностики ослабленных зон земляного полотна в движении с использованием подвижного состава.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Андриянов A.B., Лушников H.A. О перспективах применения многоканального георадара при обследовании автомобильных дорог // Георадары, дороги 2002: Материалы междунар. науч.-техн. семинара. -Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. - С. 46 -49.

2. Аникин О.П. Применение сейсморазведки для исследования железнодорожных насыпей. — В кн. "Вопросы инженерной геологии и геофизики при изысканиях железных и автомобильных дорог". Труды ЦНИИСа Минтранстроя. Вып.59. М.: 1972. С. 19-24.

3. Ашпиз Е.С., Савин А.Н. Мониторинг высоких насыпей на Верховской дистанции пути // Путь и путевое хозяйство. 2007. - №8. - С. 31.

4. Белозеров A.A., Кулижников A.M. Применение георадаров для обследования оползневых участков автомобильных дорог // Георадары, дороги 2002: Материалы междунар. науч.-техн. семинара. — Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002.-С. 67-73.

5. Берман М.А. Ударно-волновое зондирование грунтов земляного полотна для установления положения разуплотнённых и переувлажнённых зон. // Тр. ДИИТа. 1988. С. 8 12.

6. Бондарик Г.К. Динамическое и статическое зондирование грунтов в инженерной геологии. М.: Недра, 1964. с. 164.

7. Борков B.C. Опыт применения электроразведки для решения некоторых вопросов при исследовании карста в условиях железнодорожного транспорта. Специальные вопросы карстования. М.: АН СССР, 1963, С. 147153.

8. Борков B.C., Коншина Ю.П. Поиски и разведка месторождений строительных материалов геофизическими методами. М.: Недра, 1970. 149с.

9. Васильева A.A., Зобачев Н.М., Лобанова Г.Л. Применение ультразвука для определения плотности грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1969. №3. С. 11-12.

10. Глазунов В.В. Ефимова H.H. Оценка состояния конструктивных слоев и землеполотна автодорог по данным георадиолокации // Разведка и охрана недр. 2001. - №3 - С. 39 - 42.

11. Горелик A.M. Инженерно-геофизические методы исследования основания железнодорожных сооружений // Техника железных дорог. 1945. №9. С. 8-11.

12. Горелик A.M. Применение электроразведки при изысканиях на воду. Трансжелдориздат, 1954. 42с.

13. Горелик A.M. Электрометрическое обследование закарстованных оснований // Железнодорожный транспорт. 1944. №7. С. 81-83.

14. Горелик A.M., Дружинин М.К. Эффективные приборы для определения влажности и плотности грунтов // Транспортное строительство. -1980.-№1.-С. 8-9.

15. Горелик A.Mi, Макаев З.А. Инженерно-геологические изыскания мостовых переходов (с применением электроразведки). Труды Всесоюзного научно-исследовательского института. 1949. 111с.

16. Горелик A.M., Сахарова М.П. Применение электроразведки при инженерно-геологических изысканиях на железных дорогах (инженерная электроразведка). Трансжелдориздат, 1951. С. 120-126.

17. Дягилева А.И., Андриевич B.B. Основы геофизических методов разведки. М., Недра, 1987. 288с.

18. Ефимова H.H. Применение георадиолокации при решении задач инженерной геофизики / Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург, 1999. 16с.

19. Заборовский А.И. Электроразведка М., Гостопотехиздат, 1963. 423с.

20. Заморин В.В. Исследование причин деформаций железнодорожной насыпи методом электромагнитного сканирования // ВУЗы Сибири и Дальнего Востока Транссибу: тез. докл. регион, науч.-практ. конф., 27-29 нояб. 2002г. / Новосибирск, 2002. С. 283.

21. Заморин В.В. Применение метода электромагнитного сканирования для выявления переувлажненных зон земляного полотна // Материалы Международной научно-практической конференции Георадары, дороги 2002. Архангельск 2002, С. 89-92.

22. Заморин В.В. Применение метода электромагнитного сканирования для выявления обводненных зон земляного полотна // Материалы научно-технической конференции «Наука и молодёжь XXI века» Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2003 С. С.31-32.

23. Заморин В.В., Персова М.Г. Моделирование влияния рельсов на становление электромагнитного поля при диагностике железнодорожного земляного полотна методом электромагнитного сканирования // Вестник СГУПС. Новосибирск, 2010. - выпуск №22. С. 124-129.

24. Иванов Ю.Г. Опыт повышения эффективности геофизической разведки при изысканиях тоннельных участков. В кн.: Вопросы инженерной геологии, оснований и фундаментов. Труды НИИЖТа, вып. 106, Новосибирск, 1970, С.83-91.

25. Иванов Ю.Г. Электроразведка при инженерно-геологических исследованиях мостовых переходов. В кн.: Вопросы инженерной геологии, оснований и фундаментов. Труды НИИЖТа, вып.90, Новосибирск, 1969, С.69-82.

26. Иванов Ю.Г., Лозовский Л.А. Изучение болот методом радиокип // Транспортное строительство. 1965. №11, С. 38-39.

27. Иванов Ю.Г., Пентюк Р.Ф. Метод вычитания полей в практике инженерной геофизики // Транспортное строительство. 1967. №8, С. 42.

28. Иванов Ю.Г., Поллер В.П., Карзанов В.В. Электроразведка в комплексе геокриологических исследований. //Инженерно-геологические условия и особенности фундаментостроения в Сибири. Сборник научных трудов НИИЖТа, Вып. 152, Новосибирск, 1974, С. 77-85.

29. Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного пути ЦП-544 МПС России:- М.: Транспорт, 1998.-189с.

30. Исаев Г.А., Ицкович Г.Б., Тригубович Г.М., Филатов В.В. Методические рекомендации по интерпретации зондирований метода переходных процессов. Новосибирск. 1985, 89с.

31. Канарейкин Б.А., Курбатский В.Н., Ким А.Ф. Опыт использования сейсмотомографии при изучении строения железнодорожных насыпей // Известия вузов. Строительство Новосибирск, 1993. №1. С.133 - 139.

32. Ким А.Ф. Геоинформационная система земляного полотна.// Путь и путевое хозяйство. 1999. №4. С. 18-22.

33. Ким А.Ф. Земполотно. Новые технологии технического обеспечения. Новосибирск, 2002. С. 127.

34. Коншин Г.Г. Вибросейсмическая диагностика эксплуатируемого земляного полотна /ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1994. 216с.

35. Коншин Г.Г. Диагностика земляного полотна железных дорог: Учебное пособие для вузов железнодорожного транспорта. М.: ГОУ "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", 2007. -200с.

36. Коншин Г.Г. Диагностика и прогнозирование эксплуатационного состояния земляного полотна железных дорог / Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: 1986. 33с.

37. Коншин Г.Г. Диагностика состояния железнодорожных насыпей с применением сейсмического метода. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. М.: МИИТ, 1992. 39с.

38. Коншин Г.Г. Исследование зависимости параметров упругих волн от прочностных показателей грунта насыпей // Вестник ВНИИЖТ. 1983. №3. С. 48 -51.

39. Коншин Г.Г. Круглый А.Г. Сейсмическая разведка источников увлажнения грунтов земляного полотна // Вестник ВНИИЖТ. 1978. №1. С. 4447.

40. Коншин Г.Г. Прогнозирование внезапных деформаций насыпей под поездами. // Путь и путевое хозяйство. 2009. №12. С.28-31.

41. Коншин Г.Г. Прогрессивные способы и технологические процессы повышения стабильности земляного полотна и балластного слоя. М.: Транспорт, 1989. 115с.

42. Коншин Г.Г. Радиолокация земляного полотна // Путь и путевое хозяйство. 1997. - №11. - С. 26-29.

43. Коншин Г.Г. Сейсмическая и электрическая георазведка // Путь и путевое хозяйство. 1977. №9. С. 14 16.

44. Коншин Г.Г., Аникин О.П., Круглый А.Г. Сейсмометод на Байкало-Амурской // Путь и путевое хозяйство, 1990, №6, С. 26.

45. Коншин Г.Г., Бакланов А.Н., Пешков-П.Г., Круглый А.Г., Толмачёв И.Д. Обследование насыпей сейсмическим методом.// Путь и путевое хозяйство. 1979. №6. С. 11.

46. Коншин Г.Г., Круглый А.Г. Оценка прочностных показателей грунта железнодороисной насыпи //Вестник ВНИИЖТ. 1979. №8. С.39-42. *

47. Кулижников A.M. В разведку с георадаром. Грунтово-гидрогеологические изыскания трасс автомобильных дорог с использованием георадаров // Автомобильные дороги. 2002. - №5. - С. 72-73.

48. Кулижников A.M., Бурда С.Н. В разведку с георадаром. Оценка запасов дорожно-мтроительных материалов в карьерах // Автомобильныедороги. 2002. - №3. - С. 70 -71.

49. Кулижников A.M., Метла Т.А., Карзин Е.Г. Методы и приборы для изысканий гидрогеологических условий на полосе варьирования трассы в, залесенной местности // Известия ВУЗов: Лесной журнал. 1997. - №3. - С. 5058.

50. Кулижников A.M., Юфряков A.B. Моделирование рельефа, элементов геологии и гидрогеологии местности. Архангельск: Архангельский государственный технический университет, 1997. - 125с.

51. Кулижников A.M. Применение георадарных технологий в дорожном? хозяйстве // Разведка и охрана недр. 2001. - №3 - С. 32.

52. Кулижников А., Ясюлевич Н., Эсик В., Уемлянин А. «Рентген» для магистралей // Автомобильные дороги. 1998. - №12. - С.12 - 13.

53. Левицкая Ц.М., Пальвелева И.И., Демина Р.Г. Диэлектрическая спектроскопия осадочных горных пород при различном характере насыщения// Изв. АН СССР. Физика Земли. 1992. №11 С. 69-83.

54. Лиепиня З.С. Применение радиоизотопных приборов для контроля качества конструктивных слоев дорожных покрытий и земполотна // Тезисы докладов и сообщений IX научно-технической конференции дорожников Прибалтики. 14-16 августа, Таллин , 1979. С. 44-46.

55. Лопатин Б.А. Кондуктометрия, Новосибирск: СО АН СССР, 1964.280с.

56. Лушников H.A. Совершенствование системы диагностики автомобильных дорог георадарными методами // Георадары, дороги 2002: Материалы междунар. науч.-техн. семинара. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. - С. 26 - 29.

57. Лушников H.A., Лушников П.А., Прохоров Е.А. Результаты наблюдений за состоянием автомобильных дорог с помощью геолокатора // Георадары, дороги 2002: Материалы междунар. науч.-техн. семинара. -Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. - С. 74 - 76.

58. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог//М.: Транспорт, 1982. -528с.

59. Марчук В.Н., Бажанов A.C., Этенко Г.В. Результаты применения георадара «ГЕРАД — 2» в сфере народного хозяйства // Разведка и охрана недр. 2001. - №3 — С. 35.

60. Методические указания по вибрационной диагностике насыпей при воздействии поездной нагрузки. М.: ВНИИЖТД985. 52с.

61. Монахов И.К., Хамов А.П., Шкляренко Л.М. Земляное полотно: деформации, диагностика, способы укрепления. Путь и путевое хозяйство, 1996, №1, с. 32-37.

62. Нестеренко И.П. Определение электрозондированием глубины залегания мерзлых грунтов // Транспортное строительство. 1962. № 8 С. 27-28.

63. Нестеренко И.П., Гореликов И.А. Выявление мёрзлых линз в теле насыпи методами электроразведки. // Транспортное строительство. 1960, № 1, С. 39-40.

64. Огильви A.A. Основы инженерной геофизики, М.: Недра, 1990, 503с.

65. Пайлеванян С.Р. Исследование трассы автодорожного тоннеля методами инженерной геофизики. В кн.: Геофизические методы в гидрогеологии и инженерной геологии. Тезисы докладов седьмого научно-производственного семинара. Вильнюс. 1983, С. 145-146.

66. Патент РФ по заявке № 2136021 / Г.М. Тригубович, В.В. Воевода.

67. Переходов A.B. Методы изысканий автомобильных дорог на полосе варьирования с использованием радиолокационого зондирования / Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 1989. 16с.

68. Персова М.Г. Моделирование нестационарных электромагнитных полей на нерегулярных прямоугольных сетках // Сборник научных трудов НГТУ 2002. №3 (29), Новосибирск 2002, С. 33-38.

69. Поллер В.П., Иванов Ю.Г. Инженерная геофизика на изысканиях // Транспортное строительство. 1962. № 8 С. 32-34.

70. Положение по оценке состояния и содержания земляного полотна (для опытного применения) / Департамент пути и сооружений МПС. ВНИИЖТ. -М.: Транспорт, 2000.-54с.

71. Резников О.М., Костыгова A.B. Определение границы между балластным слоем и земляным полотном методом электроконтактного зондирования. В кн.: Вопросы геотехники, сб. №9, М.: 1965. с. 96-99.

72. Руководство по электроконтактному динамическому зондированию. (ЦНИИС Минтранстроя) М., 1983, 62с.

73. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука 1977, 440с.

74. Силкин A.M., Фролов H.H., Основания и фундаменты. М.: Агропромиздат, 1987. С.285.

75. Синектутов А.И., Святченко В.Б., Соколов Б.И. К вопросу использования радиоизотопной техники при инженерно-геологических изысканиях // Транспортное строительство. 1978. - №11. - С. 4-5.

76. СНиП 1.02.07 87. Инженерные изыскания для строительства. М.: Стройиздат, 1988. 104 с.

77. СНиП 2-05-02-85. Автомобильные дороги. М.: Стройиздат, 1986. 56с.

78. СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм. Нормы проектирования. М., 1996. 20с.

79. Соловейчик Ю.Г., Рояк М. Э., Моисеев В. С., Тригубович Г. М. Моделирование нестационарных электромагнитных полей в трехмерных средах методом конечных элементов // Физика земли. 1998. - №10. - С. 78-83.

80. Соловейчик Ю.Г., Рояк М.Э., Персова М.Г. Метод конечных элементов для решения скалярных и векторных задач // Серия "Учебники НГТУ", Новосибирск, 2007, 896 с.

81. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог. М., Транспорт, 1978г. под редакцией А.Ф. Подпалого, М.А. Чернышева, В.П. Титова. 765с.

82. СТН-Ц-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм. Строительнотехнические нормы МПС. М., 1995. 83с.

83. Технические указания по организации контроля за стабильностью высоких насыпей на прочном основании. М.: МВП ИНСОФТ, 1995. №11. С.44.

84. Тригубович Г.М. Импульсная индуктивная электроразведка при исследовании сложно построенных сред. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург, 1999. 40с.

85. Тригубович Г.М. Фильтрация сигнала в реальном масштабе времени // Российский геофизический журнал. 1998 №9-10. С. 107-109.

86. Указания по зондированию грунтов для строительства. СН 448-72. М., Строииздат, 1973. 30 с.

87. Хмелевской В.К. Основной курс электроразведки. Ч. II, Электроразведка переменным током, М., МГУ, 1971, 271с.

88. Хмелевской В.К., Бондаренко В. М. Электроразведка. Книга 1. М.: Недра, 1989. 437с.

89. Чантуришвили JI.C. Специальные задачи электроразведки при проектировании дорог. 1983, М.: Транспорт, 125с.

90. Эненштеин Б.С. Результаты применения электроразведки методом постоянного тока в районах вечной мерзлоты. Тр. Института мерзлотоведения АН СССР, М.-Л., т.5, 1947, С. 57-63.

91. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка.- М.: Недра, 1982.381с.

92. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка.- М.: Недра, 1988.395с.

93. Al-Qadi, I. L., W. Xie, and R. Roberts. Scattering Analysis of Railroad Ballast Using Ground Penetrating Radar. Journal of Nondestructive Testing and Evaluation, Vol. 41, No. 6, 2008, pp. 441-447.

94. Carl A. Lenngren. Использование грунтового пенетрационного радара (GPR) для определения толщины покрытий автомобильных дорог // Георадары, дороги 2002: Материалы междунар. науч.-техн. семинара. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. - С. 77-82.

95. Cron F. W., R. Woodward Moore. Subsurface road conditions revealed by geophysical methods. Engineering News-Record. October, 13, 1949. P. 40 - 44.

96. Goodwin W.A. Investigation of bridge foundation construction-through boring and geophysical methods. Bulletin of Engineering Experiment station of the Kentucky University, 1951, XII, No. 22, p. 43.

97. Kaneko K., Inoue I., Sassa K. Ito I. Monitoring the stability of rock structures by means of acoustic wave attenuation. International congress on rock mechanics, 4th . Montreux . Proc. Vol. 2 Rotterdam, 1979. P. 287-292

98. Kurtenacker K.S. Some Practical Applications of Resistivity Measurements to Highway Problems. Trans. Amer. Inst. Min. and Met. Eng., V.110, 1934.-P. 49-59.

99. Moore R.W. Geophysical methods to highway engineering problems. Geophysics, V.XVII, No. 3, 1952. P. 505 - 530.

100. R. Woodward Moore. Geophysical methods of subsurface exploration in highway construction. Public Roads. August 1950. Vol. 26. №3. P. 49-64.

101. Saarenketo T., Maijala P. Applications of Geophysical Methods to Sand, Gravel and Hard Rock Aggregate Prospecting in Northern Finland // Applications of Geophysical Methods to Aggregate Prospecting in Northern Finland. Erlanger. -1994.-P. 108- 123.

102. Wilcox W. Prospecting for road metals by geophysics. Engineering news-records, February 21, 1935. P. 271 - 274.