Оценка теплового состояния криолитозоны России методами электромагнитного зондирования

Вниманию читателей предлагаются результаты многолетних теоретико-экспериментальных исследований, посвященных научному обоснованию и доказательству физических предпосылок применения наземных малоглубинных методов неклассической геоэлектрики с целью ресурсосберегающей и неразрушающей электромагнитной термометрии теплового состояния криолитозоны урбанизированных территорий России. Найденные технологические решения предлагается применить в построении разномасштабных мониторинговых сетей, представленных системой редких опорных точек термометрии скважин, пространство между которыми заполнено детальной системой точек электромагнитных зондирований методами георадиолокации и индукции.
Материал книги предназначен, прежде всего, для научно-технических работников, аспирантов и студентов университетов, интересующихся инженерной геологией, мерзлотоведением, грунтоведением и занимающихся изучением массивов мёрзлых пород и грунтов.

ISBN 978-5-9905560-1-0

4

1

ВВЕДЕНИЕ. …………………………………………………… 5
Глава 1. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ГЕОФИЗИКИ КРИОЛИТОЗОНЫ ………………………………………………… 11
1.1. Общие сведения ………………………………………….. 12
1.2. Исторический очерк развития метода георадиолокации ……. 16
1.2.1. Проблемы георадиолокации ……………………………….. 27
1.2.2. Техника георадиолокации ………………………………… 30
1.2.3. Зарубежный и отечественный опыт георадиолокации ……………………………………………… 35
1.3. Краткая справка по методам индукции ……………………….. 54
1.4. Выводы …………………………………………………. 64

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРЕДПОСЫЛОК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ТЕРМОМЕТРИИ ……………………………. 65
2.1. Системный подход в изучении криолитозоны ………………… 65
2.2. Структурно-базисный уровень криолитозоны ………………… 70
2.3. Температура и методы её оценивания ……………………… 74
2.4. Общность тепловых и электромагнитных волн ……………….. 87
2.5. Физическая природа термозависимого свойства ……………… 95
2.6. Механизм образования термозависимого свойства ……………. 99
2.7. Выводы ………………………………………………. 107

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ФУНДАМЕНТАЛЬНОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ПРЕДПОСЫЛОК
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ТЕРМОМЕТРИИ ………………………….. 109
3.1. Термозависимость электромагнитных характеристик освоенных районов криолитозоны Якутии …………………….. 110
3.1.1. Региональные закономерности ……………………….. 113
3.1.1.1. Сигналы радиолокации ……………………………. 115
3.1.1.2. Сигналы георадиолокации …………………………. 118
3.1.1.3. Индуктивные сигналы ……………………………. 126
3.1.2. Динамика сигналов георадиолокации и индукции ….. 143
3.2. Термозависимость электрических и сейсмоакустических характеристик криолитозоны России ……………………….. 156
3.2.1. Электрические характеристики ……………………… 157
3.2.1.1. Электрическое сопротивление на постоянном токе …………………………………… 158
3.2.1.2. Электрическое сопротивление на переменном токе …………………………………. 178
3.2.1.3. Диэлектрическая проницаемость ……………….. 183
3.2.1.4. Электрохимическая активность ………………… 198
3.2.1.4.1. Естественная поляризация …………… 198
3.2.1.4.2. Вызванная поляризация ……………… 203
3.2.2. Сейсмоакустические характеристики ………………… 216
3.3. Выводы ………………………………………….. 230

Глава 4. ОБОБЩЁННАЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОЗАВИСИМОСТИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КРИОЛИТОЗОНЫ РОССИИ …………………………………… 233
4.1. Принципы моделирования ……………………………. 233
4.2. Концептуальное развитие модели …………………….. 235
4.3. Описание модели………………………………….. 246
4.4. Выводы …………………………………………. 256

Глава 5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОНИТОРИНГ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ РОССИИ ………………………………….. 257
5.1. Концепция криогенной безопасности и путь её решения …. 257
5.2. Вопросы организации сетей температурного мониторинга ……………………………. 264
5.3. Стадии технологии мониторинга …………………….. 275
5.4. Примеры мониторинга в криолитозоне Якутии ………….. 284
5.5. Выводы …………………………………………. 292
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………….. 293
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………. 297
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ……………………………………. 328
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ …………………………………… 332