Когерентная сейсмоакустика приповерхностных структур: диагностика потенциально опасных явлений в целях рационального использования природных ресурсов.

Проект направлен на развитие оригинальных методов диагностики и мониторинга приповерхностных слоев земли. Актуальность проекта обусловлена тем, что для рационального использования природных ресурсов и, в частности, при планировании строительных работ, необходимо располагать достоверной информацией о структуре приповерхностных слоев. Применительно к Нижегородской области следует выделить важные проблемы развития оползней и карстовых образований. Последняя из указанных проблем является весьма важной с учетом разрушительности процессов за последние годы. Поскольку существенную роль в устойчивости грунтов играет степень насыщения жидкостью, ее оценка с использованием дистанционных методов сейсмоакустического зондирования также является предметом планируемых исследований. Эта часть исследований также имеет отношение к поиску продуктивных водоносных слоев, что представляет значительный практический интерес для развития Нижегородской области, поддержки программы малоэтажного строительства и т.п. Поскольку с точки зрения обеспечения безопасности жизнедеятельности и рационального использования природных ресурсов важно состояние первых десятков метров приповерхностных слоев, обозначенные направления исследований отвечают когерентной сейсмоакустике приповерхностных структур.При анализе состояния приповерхностных слоев естественным образом выделяются методы, основанные на анализе характеристик поверхностных волн. Научная новизна проекта определяется использованием оригинального метода совместного анализа дисперсии скорости и отношения комплексных амплитуд проекций смещения в волне Рэлея. Метод получил высокую оценку коллег на российских и международных конференциях, отметивших его новизну, уже имеется ряд публикаций в рейтинговых журналах. В результате использования предложенного авторским коллективом методоврегистрации и обработки данных сняты имевшиеся ранее ограничения, что позволяет восстановить независимо профили скоростей продольной и сдвиговой волн. Это открыло новые возможности исследования и дистанционной диагностики – появилась возможность оценивать насыщенность грунта жидкостью (оценка устойчивости грунта, поиск водоносных слоев, утечек в трубопроводах и т.п.), локальные изменения коэффициента Пуассона, которые можно связать с наличием подземных аномалий низкого контраста (имеются совместные с археологами ННГУ публикации) или локальными особенностями литологии и/или фильтрации подземных вод.Планируемые нами исследования направлены на дальнейшее развитие показавшего своюперспективность направления. Мы видим следующие важные задачи. Во-первых, необходим более детальный анализ точности реконструкции параметров, опирающийся как на численное моделирование, так и на проверку полученных результатов в контролируемых условиях. Во-вторых, для максимального приближения к решению практических задач следует развить методы мелкомасштабного физического моделирования, в котором параметры среды известны с большей точностью, чем в натурных исследованиях на имеющемся в нашем распоряжении полигоне; также важной особенностью мелкомасштабного моделирования нам видится возможность оперативногоизменения параметров модельных сред. В-третьих, нам представляется важным развиватьтеоретические модели сред, опираясь на которые, мы могли бы улучшить диагностику объектов, представляющих интерес (насыщенные жидкостью слои, начальные этапы формирования карстовых провалов и оползневых явлений). У коллектива имеется задел в виде теоретических и численных моделей природных сред, также имеется практически все необходимое оборудование для проведения экспериментальных исследований. Нам представляется, что накопленный коллективом опыт и знания являются залогом успешного выполнения проекта.В итоге мы рассчитываем на создание эффективных методов дистанционной диагностики и мониторинга состояния природных сред в естественных условиях, определения и локализации потенциально опасных включений. В процессе выполнения проекта предполагается публикация полученных результатов в рейтинговых журналах, а также их критическое обсуждение в рамках конференций и других площадок для научных дискуссий.