Картировочные возможности метода дистанционного индуктивного зондирования в криолитозоне Южной Якутии

Цель представленного исследования заключалась в рассмотрении возможностей метода геофизики в решении задачи количественной оценки прочности осадочных пород, слагающих основание инженерных сооружений на станции «Кюргеллях», расположенной по Амуро-Якутской железнодорожной магистрали в 572 км от административного центра Южной Якутии г. Нерюнгри (Россия). Решение поставленной задачи было осуществлено методом дистанционного индуктивного зондирования с применением новой технологии изучения процесса затухания в неоднородной анизотропной геологической среде гармонического поля вертикального магнитного диполя на частоте 1,125 и 0,281 МГц в промежуточной зоне разноса 5–100 м. Сравнительный анализ установил согласие в изменении геолого-геофизических оценок средней прочности лабораторных водонасыщенных образцов и прогнозируемого в таком же состоянии массива осадочных пород на сопоставимой глубине 6–12 м. Мера согласия при использовании наиболее адекватного уравнения степенной функции высока и по приведенному значению коэффициента множественной детерминации равна 0,815. Это означает, что среди всех мерзлотно-грунтовых факторов вклад фактора прочности в результат затухания электромагнитного поля на отмеченных частотах и разносе доминирует и составляет не меньше 80 %. Благодаря этому апробированный метод геофизики правильно картирует границы распространения осадочных пород разной прочности. В разной степени ослабленные дробленые и трещиноватые породы с прочностью ниже 40–35 МПа приурочены к разнонаправленным тектоническим разрывным нарушениям, образующим структуру, близкую к полигональной. По данным геофизики, границы структуры четко прорисовываются на глубине 12,3–27,5 м, где доминируют породы прочной категории (50–120 МПа). Метод дистанционного индуктивного зондирования рекомендуется применять на всех стадиях изысканий с целью районирования застраиваемых территорий Южной Якутии по категории прочности скально-полускальных грунтов.

1. Гриб Н.Н., Самохин А.В. Физико-механические свойства углевмещающих пород Южно-Якутского бассейна / отв. ред. Г.И. Кулаков. Новосибирск: Наука, 1999. 236 с.

2. Нерадовский Л.Г. Изучение прочности оснований инженерных сооружений по затуханию электромагнитного поля в г. Нерюнгри // Инновации. 2022. № 4. С. 63–74. https://doi.org/10.26310/2071-3010.2022.282.4.010. EDN: VGASFK.

3. Задериголова М.М. Радиоволновой метод в инженерной геологии и геоэкологии: монография. М.: МГУ, 1998. 320 с.

4. Иголкин В.И., Шайдуров Г.Я., Тронин О.А., Хохлов М.Ф. Методы и аппаратура электроразведки на переменном токе. Красноярск: СФУ, 2016. 272 с.

5. Давыдов В.А. Двумерная инверсия дистанционных индукционных зондирований // Вопросы естествознания. 2018. № 1. С. 62–69. EDN: XQXBGP.

6. Boaga J. The use of FDEM in hydrogeophysics: a review // Journal of Applied Geophysics. 2017. Vol. 139. P. 36–46. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2017.02.011.

7. Doolittle J.A., Brevik E.C. The use of electromagnetic induction techniques in soils studies // Geoderma. 2014. Vol. 223–225. P. 33–45. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.01.027.

8. Sartorelli A.N., French R.B. Electro-magnetic induction methods for mapping permafrost along northern pipeline corridors // Geophysics and Subsea Permafrost: Proс. 4th Can. Permafrost Conf. 1982. P. 283–295.

9. Basarir H., Tutluoglu L., Karpuz C. Penetration rate prediction for diamond bit drilling by adaptive neuro-fuzzy inference system and multiple regressions // Engineering Geology. 2014. Vol. 173. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2014.02.006.

10. Нерадовский Л.Г. Вероятностная модель прогноза прочности песчаников методом дистанционного индуктивного зондирования в криолитозоне Южной Якутии (на примере г. Нерюнгри) // Криосфера Земли. 2022. Т. 26. № 6. С. 43–57. https://doi.org/10.15372/KZ20220605. EDN: SJTDBR.

11. Нерадовский Л.Г. Оценка прочностного состояния скально-полускального основания инженерных сооружений г. Нерюнгри в криолитозоне Южной Якутии по данным геофизики (метода дистанционного индуктивного зондирования) // Недропользование XXI век. 2022. № 4. С. 91–97. EDN: GYJQML.

12. Светов Б.С. Основы геоэлектрики. М.: ЛКИ, 2008. 656 с.

13. Варламов С.П., Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н. Мониторинг теплового режима грунтов Центральной Якутии. Якутск: ИМЗ СО РАН, 2021. 155 с.

14. Шац М.М., Скачков Ю.Б. К дискуссии об основных тенденциях изменения климата Севера // Климат и природа. 2020. № 2. С. 3–18. EDN: PNLPNU.

15. Скачков Ю.Б., Нерадовский Л.Г. Прогноз изменения температуры воздуха в Якутии до середины XXI века // Ресурсы и риски регионов с вечной мерзлотой в меняющемся мире: сб. тр. X Междунар. конф. по мерзлотоведению TICOP. (г. Салехард, 25–29 июня 2012 г.). Салехард: Печатник, 2012. Т. 3. С. 471–474. EDN: VSJKXN.

16. Необутов Г.П. Влияние масштабного фактора на прочность льдопородного материала // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. № 2. С. 22–27. EDN: PVLNUJ.

17. Коломенский Н.В. Некоторые проблемы развития инженерной геологии // Пути дальнейшего развития инженерной геологии: материалы дискуссии 1-го Междунар. конгресса по инженерной геологии. М., 1971. С. 36–40.

18. Королёв В.А., Трофимов В.Т. Инженерная геология: история, методология и номологические основы: монография. М.: КДУ, 2016. 292 с.

19. Ярг Л.А. Методы инженерно-геологических исследований процесса и кор выветривания. М.: Недра, 1991. 139 с.

20. Мельников А.Е., Павлов С.С., Колодезников И.И. Разрушение пород насыпи новой железнодорожной линии Томмот-Кердем Амуро-Якутской магистрали под воздействием криогенного выветривания // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. [Электронный ресурс]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12945 (06.02.2022). EDN: SBWMQZ.

21. Забелин А.В. Количественная оценка влияния процессов криогенного выветривания на устойчивость откосов бортов угольных карьеров Южной Якутии // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003. № 7. С. 11–13. EDN: KXFGGJ.