ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар
ООО Логические системы, георадар

 
 

 

Георадиолокационные исследования в условиях армирования

Железобетонные конструкции встречаются при строительстве зданий, взлетно-посадочных полос и автомобильных дорог. Отличительной особенностью железобетонных конструкций является наличие в них металлической арматуры.

Метод георадиолокации - один из основных методов изучения разрезов, содержащих железобетонные конструкции.

Все задачи георадиолокации в этой области можно условно разделить на две группы. К первой относятся задачи обнаружения арматуры и изучения вмещающей среды - бетона (наличие трещин, пустот и прочих дефектов в бетоне, обнаружение стыков плит). Ко второй группе относятся задачи изучения строения разреза, расположенного ниже уровня арматуры (подстилающие грунты под твёрдым покрытием взлётно-посадочной полосы или автомобильной дороги).

Рассмотрим железобетон как среду, в которой распространяются высокочастотные электромагнитные волны. Диэлектрическая проницаемость бетона принимает значения от 2 до 10 в зависимости от технологии изготовления и условий эксплуатации бетона.

Рассчитаем длины волн для антенных блоков на примере георадара серии "Око". Расчеты показаны в таблице 1.

Таблица 1.

Центральная частота антенны f,МГц Длина волны , м Базы антенн, м Верхняя граница ближней зоны, м Верхняя граница дальней зоны, м
150 0,82 0,93 0,86 2,01
250 0,49 0,63 0,45 1,75
400 0,17 0,38 0,29 0,98
700 0,17 0,24 0,15 0,76
1200 0,10 0,11 0,12 0,20
1700 0,07 0,06 0,03 0,10

Минимальная длина волны соответствует наиболее высокочастотной антенне - антенне с центральной частотой излучения равной 1700 МГц. Она составляет 7 см. Сравним эту величину с диаметром металлических стержней арматуры. В большинстве случае он не превышает 1,5 см. Поскольку эта величина меньше минимальной длины волны, то всегда при наличии металлической арматуры в бетоне возникает явление дифракции. На радарограммах отражения от стержней арматуры проявляются в виде дифрагированных волн.

 

Рис 1. Георадиолокационное обследование стены бомбоубежища. Георадар ОКО-2, антенный блок АБ-1700 Рассмотрим пример радарограммы, полученной по стене здания (рис1: Георадиолокационное обследование стены бомбоубежища. Георадар "ОКО-2", антенный блок АБ-1700). На радарограмме проявляются дифрагированные волны, отраженные от стержней арматуры в стене здания.

Как правило, арматура встречается не в виде отдельно расположенных стержней, а в виде регулярной арматурной сетки. Размер сетки меняется от первых сантиметров до нескольких десятков сантиметров.

Например, на показанном рисунке частота арматурной сетки составляет 50 см.

Рассмотрим первую группу задач на примерах.

 

Первым примером является исследование потолка над бассейном с целью выяснения причин деформации потолка иРис 2. Георадиолокационное обследование потолка над бассейном. Георадар ОКО-2, антенный блок АБ-1700 характера его армирования (рис2: Георадиолокационное обследование потолка над бассейном. Георадар "ОКО-2", антенный блок АБ-1700).

На потолке над бассейном наблюдается провисание перекрытия. Перекрытие состоит из бетонной армированной плиты и бетонной стяжки.

Георадарный профиль выполнен по поверхности потолка. При обработке полученной радарограммы был учтен рельеф поверхности потолка. На рисунке изображена, для наглядности, перевернутая радарограмма. Внутри бетонного перекрытия отчетливо прослеживается арматурная сетка. Поверхность пола вышележащего этажа параллельна плоскости армирования, следовательно, провисание перекрытия связано исключительно с этапом заливки бетона, и сформировалось из-за прогиба опалубки, так как на месте стыка происходит увеличение толщины перекрытия.

 

Рис 3. Георадиолокационное обследование участка взлетно-посадочной полосы действующего аэропорта. Георадар ОКО, антенный блок АБ-1700 Приведём другой пример (рис3: Георадиолокационное обследование участка взлетно-посадочной полосы действующего аэропорта. Георадар "ОКО", антенный блок АБ-1700).

На действующей взлетно-посадочной полосе была получена радарограмма. Ниже приведена интерпретация полученных данных.

Верхняя часть полосы сложена армированным цементобетонном. Частота арматурной сетки составляет в среднем 40 см. Глубина заложения арматуры неодинакова и меняется в интервале от 15 до 25 см. В центре участка выделяется полутораметровая вставка цементобетона с двумя слоями арматуры, заложенной с частотой порядка 17 см.

 

 

 

Рис 4. Георадиолокационное обследование участка взлетно-посадочной полосы действующего аэропорта. Георадар ОКО, антенный блок АБ-1700 На следующем рисунке приведен еще один пример изучения твердого покрытия взлетно-посадочной полосы (рис4: Георадиолокационное обследование участка взлетно-посадочной полосы действующего аэропорта. Георадар "ОКО", антенный блок АБ-1700).

Верхняя часть полосы состоит из нескольких слоев асфальтобетона с включениями гальки и щебня. Толщина асфальтобетона составляет 65-70 см. Ниже асфальтобетона располагается неармированный цементобетон.

На участке длиной 6 м встречена вставка армированной цементобетонной плиты, верхняя граница которой не опускается ниже 50 см. Рядом с ней регулярно проявляются пять дифрагированных волн, характерных для арматуры, но границ плиты, внутри которой могла быть заложена эта арматура, выделить не удалось.

 

 

Рис 5. Георадиолокационное обследование пола в производственном помещении. Георадар ОКО-2, антенный блок АБ-1700 Следующий пример (Рис5: Георадиолокационное обследование пола в производственном помещении. Георадар "ОКО-2", антенный блок АБ-1700) демонстрирует решение задачи обнаружения выходов пластиковых труб на поверхность пола.

Радарограмма получена при перемещении георадара по поверхности пола внутри помещения. Строительство пола происходило следующим образом. Сначала были проложены пластиковые трубы диаметром 100 мм, затем они были засыпаны несколькими слоями насыпного грунта. Верхние 25 см пола представляют собой армированный цементобетон с частотой заложения арматуры около 11 см и глубиной ее заложения 15 см. По проекту уровень пола должен быть не выше, чем выходы пластиковых труб. На деле уровень пола превысил выходы труб на 3-5 см. Задача состояла в обнаружении мест выхода труб.

 

 

Теперь перейдём к рассмотрению второй группы задач - задач изучения подстилающих грунтов.

Рассмотрим два случая.

В первом случае размер арматурной сетки достаточно большой и дифрагирующие волны не мешают выделению нижележащих отражающих границ.

Во втором случае, при малых размерах арматурной сетки, отражения от соседних стержней арматуры могут визуально сливаться в общую границу. В таком случае нижележащие границы могут быть неразличимы.

Рассмотрим несколько примеров для первого случая.

Рис 6.Георадиолокационное обследование участка действующей взлетно-посадочной полосы. Георадар ОКО-2, антенный блок АБ-1200

На (рис6: Георадиолокационное обследование участка действующей взлетно-посадочной полосы. Георадар "ОКО-2", антенный блок АБ-1200) показана радарограмма, полученная по ВПП действующего аэропорта.

Перед нами пример с двойным слоем арматуры. Первый слой арматуры на глубине 20 см, второй - 40 см. Расстояние между арматурными стержнями составляет 50 см. Граница между нижним слоем арматуры и слоем щебня проявляется слабо из-за наличия арматуры, граница же между щебнем и песком выражена слабо из-за малой контрастности. На глубинах 90 см проявляется граница между песком и суглинком.

В некоторых случаях "усы" дифракции от арматуры проявляются очень сильно и являются помехой для картирования нижележащих границ, таким образом, необходимо в процессе обработки ослабить их влияние на нижележащую толщу. Основными способами устранения влияния "усов" дифракции являются миграция и горизонтальная фильтрация.

Рассмотрим их в применении. Горизонтальная фильтрация позволяет устранить влияние арматуры, как регулярной помехи вдоль по профилю. Идея горизонтальной фильтрации заключается в том, что из волновой картины режекторным фильтром удаляется регулярно проявляющийся вдоль по профилю сигнал. В результате влияние дифракции ослабляется.

Рис 7. Георадиолокационное обследование участка рулежной дорожки аэропорта. Георадар ОКО-2, антенный блок АБ-1700

На (рис 7: Георадиолокационное обследование участка рулежной дорожки аэропорта. Георадар "ОКО-2", антенный блок АБ-1700) показан пример радарограммы, полученной по рулежной дорожке аэропорта и результат горизонтальной фильтрации.

В правой части радарограммы видно, что после применения процедуры горизонтальной фильтрации граница под арматурой прослеживается гораздо отчётливей. Расстояние между прутьями арматуры 13 см.

Другой способ устранения влияния "усов" дифракции - миграция - процедура восстановления местоположения и формы локального объекта. Идея миграции заключается в том, чтобы "собрать" энергию колебаний в вершину гиперболы. Таким образом, оставшаяся часть записи на радарограмме освобождается от дифрагированных волн.

Рис 8. Георадиолокационное обследование участка рулежной дорожки аэропорта. Георадар ОКО-2, антенный блок АБ-1700

На (рис8: Георадиолокационное обследование участка рулежной дорожки аэропорта. Георадар "ОКО-2", антенный блок АБ-1700) показан пример радарограммы, полученной по рулежной дорожке аэропорта и результат процедуры миграции.

Вверху показана исходная радарограмма, внизу - результат процедуры миграции. Миграция выполнена для среды с дмиэлектрической проницаемостью равной 5, окно миграции - по всем трассам.

Таким образом, применение миграции наиболее удобно в случае редкого неравномерного армирования, горизонтальную же фильтрацию имеет смысл делать в ситуации частого равномерного армирования.

Рассмотрим последний случай из второй группы задач. При малых размерах арматурной сетки отражения от соседних стержней арматуры могут визуально сливаться в общую границу. В таком случае нижележащие границы могут быть неразличимы.

 

Рис 9. Пример возникновения звона от бетонной плиты с частой сеткой арматуры. Георадар ОКО, А - антенна 1700мГц, Б- антенна 700мГц В случае частой сетки арматуры (когда расстояние между прутьями арматуры меньше длины волны) к рассмотрению принимается уже не среда - бетон с локальными объектами - арматурой, а среда с интегральными свойствами бетона и арматуры, в этом случае явление дифракции визуально не наблюдается.

На радарограмме возникает "звон". Таким образом, лист бетона с частой сеткой становится экраном для зондирования нижележащей толщи.

На рисунке (Рис.9. Пример возникновения звона от бетонной плиты с частой сеткой арматуры. Георадар ОКО, А - антенна 1700мГц, Б- антенна 700мГц) представлены фрагменты радарограмм, иллюстрирующие это явление. Шаг арматуры составляет 13.5 см. Диэлектрическая проницаемость бетона равняется 6.

Для антенны 1700 МГц видны оси дифракции от арматуры и нижележащие слои, а для антенны 700 МГц на радарограмме наблюдается "звон".

   
 

Rambler's Top100 2006-2011 © ООО "Логические системы"  Карта сайта
Geotechru.com: Ground penetrating radar
Дизайн: www.apu.ru