Инженерное исследование оснований опор железнодорожного моста методом лучевой сейсмической томографии

Инженерное исследование оснований опор железнодорожного моста методом лучевой сейсмической томографии

 

Илья Фокин, Лаборатория 202 ИФЗ РАН, fokin@remove-this.ifz.ru

Александр Ошкин, Геологический ф-т МГУ им. М.В. Ломносова

В работе показан пример эффективного применения метода активной лучевой сейсмотомографии при комплексном инженерном исследовании состояния грунта в основании опор железнодорожного моста.

Железнодорожный мост через реку был построен в дореволюционное время. Длина моста 250 метров, по нему проходят две железнодорожных линии. В конструкции 6 опор. Во время планового мониторинга был обнаружен повышенный уровень вибраций одной из опор. В связи с выявленном фактом нештатного состояния конструкции было принято решение о комплексном геолого-геофизическом исследовании инженерного сооружения. Среди примененных методов ГИС, ВСП, АК, ...

Одним из методов исследования стала лучевая сейсмотомография. Около каждой из опор пробурена серия скважин – обычно расстановка типа “конверт”, глубиной около 30 метров. В скважинах выполнено ВСП с шагом источников и приемников 1м. Использован источник типа “спаркер”, с центральной частотой 450 Гц.

  • Схема расположения расстановки относительно опор моста (вне масштаба)
  • Межскважанные сечения реконструированной модели распределения Vp около Опоры 1. В первом ряду модель низкого разрешения, во втором - модель высокого разрешения с привязкой к каротажу.  Сверху подписаны номера скважин
  • Гистограммы невязок времен пробега P-волн: а – исходные для модели начального приближения, б - для реконструированной модели низкого разрешения, в – для реконструированной модели высокого разрешения, (увязанной с данными каротажа). N – количество лучей.
  • Инфенерно-геологический разрез основания опоры - пример
  • Графики зависимости скорости Vp от глубины по скважинам. Сверху подписаны номера скважин. Желтым цветом - в модели начального приближения, синим - в реконструированной модели низкого разрешения, красным - в реконструированной модели высокого разрешения с привязкой к каротажам, зеленым - данные акустического  каротажа.
  • Графики зависимости скорости Vp от глубины по скважинам. Сверху подписаны номера скважин. Желтым цветом - в модели начального приближения, синим - в реконструированной модели низкого разрешения, красным - в реконструированной модели высокого разрешения с привязкой к каротажам, зеленым - данные акустического  каротажа.
  • Межскважанные сечения реконструированной модели расределения Vp около Опоры 3. В первом ряду модель низкого разрешения, во втором - модель высокого разрешения с привязкой к каротажу.  Сверху подписаны номера скважин
  • Межскважанные сечения реконструированной модели расределения Vp около Опоры 6. В первом ряду модель низкого разрешения, во втором - модель высокого разрешения с привязкой к каротажу.  Сверху подписаны номера скважин
  • Графики изменения среднеквадратической погрешности σ по итерациям: красным - для  реконструированной модели низкого разрешения желтым - для реконструированной модели высокого разрешения, (увязанной с данными каротажа).

Коллективом авторов была выполнена обработка методом лучевой сейсмической томографии с адаптивной аппроксимацией среды [1]. В результате получены трехмерные модели скоростей продольных волн в грунтах в межскважинном пространстве. Представлены две серии моделей: первая серия выполнена методом инверсии времен пробега между источниками и приемниками с учетом априорных данных о геологическом строении. Вторая серия обработана таким образом, чтобы максимально соответствовать данным о скоростях продольных волн в околоскважинном пространстве, полученных методом акустического каротажа.

Полученные модели хорошо согласованы с геологическими данными. При бурении были выявлены карстовые полости в известняковом основании, размерами менее длины волны. Полости заполнены глинистым материалом. Методом сейсмотомографии обнаружить данные неоднородности не представляется возможным. На основе данной работы разрабатывается метод полноволнового дифракционного анализа данных ВСП, направленного на выявление данных неоднородностей линейными размерами, менее длины волны.   

2012_bridge_tesis.doc

Тезисы доклада

15.0 K

poster_brige.pdf

Плакат

769 K

Благодарности:

Авторы благодарят  Сергея Андреевича Тихоцкого (ИФЗ РАН) и Михаила Львовича Владова (МГУ им. М.В. Ломоносова) за методические консультации и дружескую поддержку.