Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory5.5.3. Tehnicheskaya geofizika (izuchenie podzemnyh kommunikacii).
Razvitaya set' podzemnyh kommunikacii - odin iz priznakov vysokorazvitoi sovremennoi civilizacii. Truboprovody yavlyayutsya sistemami zhizneobespecheniya sovremennogo obshestva. S nachala veka desyatki tysyach kilometrov razlichnyh trub i kabelei byli ulozheny v zemlyu na glubinu do 5-6 m. Bol'shaya ih chast' koncentriruetsya v gorodah, osobenno na territorii krupnyh promyshlennyh predpriyatii. Po trubam na predpriyatiya prihodit neft' i nefteprodukty, pit'evaya i tehnicheskaya voda, voda dlya otopleniya, otvodyatsya bytovye i promyshlennye stoki. Bol'shaya chast' trub pogruzhena v zemlyu. Pri dlitel'nom vzaimodeistvii trub s okruzhayushim ih gruntom voznikaet korroziya metalla. Prosadki grunta vyzyvayut napryazheniya i mehanicheskie deformacii trub, chto privodit k obrazovaniyu treshin v gidroizolyacii.
Iz osnovnyh zadach, svyazannyh s izucheniem podzemnyh kommunikacii, mozhno vydelit' sleduyushie:
- izuchenie trass pod stroitel'stvo truboprovodov;
- poisk trub i opredelenie ih prostranstvennogo polozheniya;
- ocenka sostoyaniya gidroizolyacii trub;
- nalichie korroziruemyh uchastkov truby;
- lokalizaciya mest utechek zhidkogo ili gazoobraznogo napolnitelya cherez povrezhdeniya v trubah.
Dlya zashity ot korrozii primenyayut katodnuyu zashitu magistral'nyh truboprovodov postoyannym tokom nizkogo napryazheniya (okolo -1,5 V). Pri katodnoi zashite na trubu podaetsya otricatel'nyi potencial (katod), v to vremya kak polozhitel'nyi polyus (anod) otnositsya v storonu ot truby i zazemlyaetsya v special'nye skvazhiny. V mestah narusheniya izolyacii s truby stekaet elektricheskii tok, kotoryi predohranyaet trubu ot korrozii. Pri narushenii sloya gidroizolyacii korroziya sil'no zavisit ot udel'nogo elektricheskogo soprotivleniya okruzhayushih porod. Pri etom chem nizhe soprotivlenie vmeshayushego grunta, tem bol'she toka mozhet peretekat' iz truby i, sledovatel'no, vyshe korrozionnaya opasnost'.
Truby v zemle imeyut ogranichennyi srok ekspluatacii poryadka 25 let. Mnogie iz nih nahodyatsya pod povyshennym davleniem (v magistral'nyh nefteprovodah podderzhivaetsya davlenie ot 20 do 50 atm) i soderzhat opasnye dlya cheloveka goryuchie i toksichnye veshestva. Otkloneniya v sostoyanii truboprovodov chasto privodyat k avariyam, kotorye prinosyat kolossal'nyi ekonomicheskii i ekologicheskii usherb. Tak ili inache dlya prinyatiya inzhenernyh reshenii neobhodimo znat' real'noe sostoyanie podzemnyh kommunikacii na dannyi moment. Zamena trub po istechenii sroka ekspluatacii - osobenno dorogostoyashaya operaciya. Pri ekspluatacii truboprovodov neobhodimy postoyannye nablyudeniya za ih sostoyaniem, svoevremennoe vyyavlenie razlichnyh narushenii v sostoyanii trub i ih remont. Otdel'naya problema - utechka vody iz sistemy vodosnabzheniya. Eta sistema trub samaya razvetvlennaya. Poteri vody ne predstavlyayut takoi opasnosti, kak utechki gaza. V to zhe vremya chistaya pit'evaya voda yavlyaetsya cennym produktom, a ee poteri privodyat k bol'shim ubytkam. Krome etogo izbytochnoe uvlazhnenie gruntov vblizi mest utechki i povysheniya urovnya gruntovyh vod privodit k tak nazyvaemomu podtopleniyu territorii. Ocenki poter' vody iz vodoprovodnyh setei v raznyh stranah osushestvlyayutsya razlichnymi metodami i ocenivayutsya ot 5 do 40%.
Kak otmechalos' vyshe, geofizicheskie metody mogut pomoch' pri reshenii mnogih zadach kontrolya sostoyaniya trub. Pervaya zadacha - eto tshatel'noe izuchenie trassy pod stroitel'stvo truboprovoda, osobenno v naibolee otvetstvennyh mestah, naprimer, na peresecheniyah rek. V poslednee vremya perehod k ukladke trub pod rekoi osushestvlyaetsya s pomosh'yu skvazhin naklonnogo bureniya, kotorye prohodyat v sloe s nailuchshimi prochnostnymi svoistvami. Pri izyskaniyah v mestah perehodov truboprovoda cherez reki ispol'zuetsya kompleks akvatornyh i nazemnyh geofizicheskih metodov: rechnaya seismoakustika, vertikal'nye (VEZ) i sploshnye (SEZ) elektricheskie zondirovaniya, issledovaniya s georadarom, burenie opornyh skvazhin na sushe i na akvatoriyah. Seismoakustika daet detal'noe posloinoe raschlenenie verhnih sloev osadkov v predelah akvatorii. Sovmestno s elektrorazvedkoi eto pozvolyaet ocenit' litologiyu kazhdogo sloya, opredelit' stepen' ego sohrannosti. Nazemnaya i akvatorial'naya elektrorazvedka pozvolyayut svyazat' v edinyi razrez issledovaniya na beregah i na akvatorii. Na ris. 5.16 pokazan razrez po geofizicheskim dannym i bureniyu v meste proektiruemogo perehoda truboprovoda pod proekt naklonnogo bureniya dlya prokladki truby pod rekoi.
 |
| Ris. 5.16. Rezul'taty geologo-geofizicheskih issledovanii pod proekt naklonnogo bureniya dlya prokladki truby pod rekoi: 1 - peski i supesi (20 Om*m), 2 - gliny i suglinki (12-70 Om*m), 3 - gipsy (300-500 Om*m), 4 - gipsy treshinovatye (100-500 Om*m), 5 - angidrity (160-250 Om*m), 6 - angidrity i gipsy ( > 400 Om*m), 7 - provodyashie zony po dannym VEZ (20-30 Om*m), 8 - razlomy, 9 - proektnaya trassa truby |
Kogda ukladka trub zavershena, voznikaet ryad drugih zadach. Odna iz nih - dostovernoe opredelenie mestopolozheniya i glubiny truby. Fakticheskoe mestopolozhenie mozhet otlichat'sya ot zaplanirovannogo pri stroitel'stve. Glubina mozhet byt' izmenena kak v processe ukladki, tak i v hode ih ekspluatacii. V chastnosti, pri peresechenii rek truba mozhet byt' zakryta sloem ryhlyh osadkov ili obnazhat'sya na dne reki. Grunty, okruzhayushie trubu na vsem puti ee sledovaniya, mogut byt' v raznoi stepeni korrozionno-opasnymi. Vazhnymi zadachami yavlyayutsya: kontrol' za rabotoi katodnoi zashity, kontrol' fizicheskoi iznoshennosti truby (naprimer tolshiny stenok), obnaruzhenie mikrotreshin i utechek iz trub.
Sredi priborov, s pomosh'yu kotoryh obsleduyut trassy truboprovodov, preobladayut razlichnye modifikacii trassoiskatelei, apparatura dlya izmereniya potencialov katodnoi zashity i georadary. Kompleks metodov takzhe vklyuchaet metod soprotivlenii v modifikaciyah elektricheskih zondirovanii, profilirovanii i bolee slozhnye metody induktivnoi elektrorazvedki.
Truby v usloviyah goroda nahodyatsya v zemle, poverhnost' kotoroi zakryta asfal'tom. Dlya ih izucheniya v podobnyh usloviyah ispol'zuyut beskontaktnye metody elektricheskih zondirovanii bez gal'vanicheskih zazemlenii na peremennom toke nizkoi chastoty.
Dlya poiskov mestopolozheniya truby v plane i po glubine ochen' udobny nablyudeniya s georadarom. Na radarogrammah truba proyavlyaetsya kak harakternoe otrazhenie v vide oprokinutoi giperboly (sm. ris. 5.17). Krome togo, dlya obnaruzheniya trub mozhno primenit' neskol'ko drugih geofizicheskih metodov.
- Passivnoe indukcionnoe vyyavlenie polozheniya truby na chastote 50 Gc za schet promyshlennyh pomeh, kotorye vyzyvayut v trube poyavlenie inducirovannyh tokov, a nad truboi - anomal'nogo magnitnogo polya. Nedostatok etogo metoda sostoit v vysokom urovne pomeh chastotoi 50 Gc, postupayushih ot samyh raznyh istochnikov.
- Esli truba nahoditsya pod katodnoi zashitoi, to ee obnaruzhenie i proslezhivanie mozhet vypolnyat'sya s pomosh'yu magnitnoi antenny na chastote 100 Gc ili na drugoi chastote, v kotoroi proyavlyaetsya truba.
- Esli k trube udaetsya podklyuchit' odin ili dva polyusa pitayushei linii ot generatora peremennogo toka, to proslezhivanie truby mozhno vesti s pomosh'yu magnitnoi antenny na sootvetstvuyushei chastote.
- Esli parallel'no trube polozhit' provod, pitaemyi peremennym tokom, to vozbuzhdennuyu etim tokom trubu mozhno takzhe obnaruzhit' s pomosh'yu magnitnoi antenny.
 |
| Ris. 5.17. Rezul'taty georadarnogo profilirovaniya nad truboi magistral'nogo nefteprovoda, raspolozhennogo v transhee |
Za poslednee vremya na kafedre geofiziki geologicheskogo fakul'teta MGU nakoplen bol'shoi opyt rabot v etoi oblasti. Raboty podkrepleny issledovaniyami v oblasti teorii, metodiki i principov interpretacii rezul'tatov nablyudenii. Izmereniya vedutsya s pomosh'yu geofizicheskoi apparatury " ERA " , kotoraya daet vozmozhnost' dokumental'no vizualizirovat' nablyudennye polya i putem obrabotki perevesti ih v parametry, ponyatnye ekspluatacionshikam. Issledovaniya idut v tri etapa. Na pervom etape vedetsya poisk podzemnyh kommunikacii. Na vtorom proizvoditsya tochnaya razmetka osi truboprovoda, opredelyaetsya ego glubina i stepen' narusheniya gidroizolyacii. Krome etogo delaetsya ocenka stepeni korrozionnoi opasnosti gruntov, kotorye porazhayut trubu, i ishutsya mesta, gde razvivayutsya korrozionnye processy. Na tret'em etape proizvoditsya detalizaciya poluchennyh anomalii, obrabotka i interpretaciya polevyh dannyh.
Primer primeneniya izmerenii postoyannoi sostavlyayushei potencialov katodnoi zashity (PKZ) magistral'nogo nefteprovoda priveden na ris. 5.18.
 |
Ris. 5.18. Rezul'taty izmereniya PKZ, glubiny truby i amplitudy  s magnitnoi antennoi |
Esli gidroizolyaciya truby ideal'na, to mezhdu anodom i katodom ne budet toka, a potencial truby ne budet peredavat'sya v okruzhayushuyu sredu. Pri narusheniyah gidroizolyacii v otdel'nyh mestah tok po trube techet k mestam narusheniya izolyacii i cherez nih uhodit v zemlyu. Truba prodolzhaet ostavat'sya pod otricatel'nym potencialom, prepyatstvuyushim korrozii, no znachenie potenciala peredaetsya v okruzhayushuyu sredu, i my mozhem ego izmerit'. Nad truboi v mestah narusheniya izolyacii poyavlyayutsya otricatel'nye anomalii potencialov katodnoi zashity (PKZ): anomalii amplitudoi do -10 mV mozhno ne uchityvat', anomalii PKZ ot -10 do -50 mV sootvetstvuyut uchastkam slabogo narusheniya izolyacii, uchastki so srednimi povrezhdeniyami izolyacii dayut anomalii ot -50 do -200 mV, a uchastki sil'nyh povrezhdenii - otricatel'nye anomalii PKZ ot -200 do -1000 mV.
Dlya obnaruzheniya zon potencial'no povyshennoi korrozionnoi opasnosti mozhet vypolnyat'sya kak tradicionnoe, tak i beskontaktnoe elektricheskoe profilirovanie (EP) i metod estestvennogo elektricheskogo polya (EP). Uchastki ponizhennogo soprotivleniya EP i intensivnyh anomalii EP potencial'no opasny s tochki zreniya korrozii.
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
