Научно-методические основы изучения мёрзлых грунтов слоя годовых теплооборотов методами электромагнитных зондирований

Разработаны научно-методические основы изучения мёрзлых грунтов слоя годовых теплооборотов двумя методами высокочастотных электромагнитных зондирований – методом георадиолокации от импульсного источника короткой длительности и методом дипольного дистанционного индуктивного зондирования от источника в виде вертикального магнитного диполя. В комплексном сочетании с геологическими методами эти методы позволяют быстро, экономично, экологически чисто и всесторонне изучать мёрзлые грунты как в природных условиях, так и на застроенных территориях и в осваиваемых районах криолитозоны России. Применение методологии вероятностно-статистической обработки и интерпретации многоразовых измерений сигналов георадиолокации и индукции с изменением положения и ориентации приёмно-передающих антенн является основой изучения динамики теплового состояния и свойств неоднородных и анизотропных мёрзлых грунтов с использованием наиболее эффективной динамической характеристики – параметра амплитудного ослабления. Очень большой объём полевых экспериментов, выполненных в криолитозоне Восточной Сибири и Дальнего Востока на территории Республики Саха (Якутия), Забайкальского края и Амурской области, позволил обнаружить и установить региональный характер ранее неизвестного явления. Это согласованное изменение температуры мёрзлых грунтов и параметра ослабления сигналов георадиолокации и индукции в сезонно-межгодовых циклах нагрева или охлаждения слоя годовых теплооборотов. Экспериментально установлены статистические законы изменчивости скорости распространения и затухания электромагнитных волн в зависимости от физико-механических и теплофизических свойств мёрзлых грунтов. На основе систематизации и обобщения различного экспериментального материала сделан вывод, что корреляционная связь с температурой параметра амплитудного ослабления сигналов георадиолокации и индукции и других характеристик электрических и сейсмоакустических свойств мёрзлых грунтов корректно описывается одним и тем же уравнением логистической функции. Эта математическая функция рассматривается как частная форма общего закона теплового поведения в электрических и упругих полях криогенных систем между двумя крайними состояниями – мёрзлым и талым.Многолетняя апробация технологии электромагнитных зондирований в составе методов георадиолокации и индукции на объектах проектно-изыскательских работ показала, что в 77% случаев температура мёрзлых грунтов слоя годовых теплооборотов определяется с абсолютной точностью ±0,6°С. Показатели свойств мёрзлых грунтов в большинстве случаев определяются с относительной точностью 10 - 20%. Эта статистика точности вполне приемлема для решения практических задач по изучению между опорными точками скважин относительной динамики теплового состояния и районирования застраиваемых территорий по категориям влажности (льдистости), засолённости, прочности и эффективной теплоёмкости.