SCI Библиотека

Исследование направлено на определение влияния сезонного льда и снега и их геометрических параметров на эффективность георадиолокационного зондирования водных объектов суши в зимний период. Рассмотрены ограничивающие факторы льда и снега в контексте законов распространения электромагнитных волн в средах. Основной целью данной работы является оценка влияния толщины льда и снега на распространение георадарного сигнала с частотой 150 МГц. Натурные георадарные измерения выполнены на участке реки Лена по двум профилям с учетом динамики наращивания льда и снега в течение зимы и сравнивались с результатами численного моделирования в программе gprMax. Аналитический расчет подтвердил, что доля энергии георадарного сигнала с центральной частотой 150 МГц, достигающей границы донных отложений, в значительной степени зависит от отражения на границе лед-вода и затухания в самом водном слое. Сравнение натурных и численных данных показало достаточно высокое соответствие формы и времени прихода сигналов. В результате верификации численной модели и использования ее при различных геометрических параметрах льда и снега установлено, что георадарная антенна с центральной частотой 150 МГц может обеспечивать результаты, сопоставимые с измерениями по открытой воде при толщине до 40 см. Количественное сравнение натурных и расчётных данных выявило расхождения, начинающиеся при толщине льда более 80 см. По натурным данным наблюдено, что снежный покров выступает в роли естественного фильтра, ослабляющего помехи. Результаты исследования показали, что для достижения максимальной эффективности зимних исследований рекомендуется проведение полевых работ с учетом оптимально выбранных параметров антенны к толщине льда и снега.

Целью работы являлось совершенствование методики георадиолокационного мониторинга свойств и состояния массива горных пород. Исследование особенностей распространения электромагнитных волн выполнено на примере георадиолокационных измерений физической модели массива рыхлых горных пород, включающего зоны пород различной влажности. Массив горных пород физической модели представлен песком из карьера Хатынг-Юрях г. Якутска. По результатам исследований установлено, что в период с февраля по апрель в диапазоне отрицательных температур воздуха скорость в мерзлой породе различной влажности (5-30%) характеризуется высокими значениями. С апреля по июнь, когда температура воздуха поднимается от 0оС до положительных значений, происходят интенсивное оттаивание мерзлых пород различной влажности и резкое снижение значений скоростей. В мае полностью оттаивает порода влажностью 5%, которая находится в талом состоянии до конца сентября. Порода влажностью 15% полностью оттаивает в июне и в талом состоянии сохраняется до октября. Породы влажностью 22% и 30% плавно оттаивают с июня по август и остаются в талом состоянии до октября. Установлено, что скорость в этих талых породах характеризуется низкими значениями. По установленным значениям скоростей в породах различной влажности в зимний период можно оценить примерную влажность, а также период полной оттайки. Полученная информация позволяет скорректировать план разносезонного георадиолокационного мониторинга динамики криогенного состояния рыхлых горных пород Центральной Якутии.

Изложены результаты изучения наиболее дискуссионных теоретических и региональных проблем геокриологии, которыми автор занимался на протяжении своей научной деятельности с 1954 г. В развитие теоретических основ геокриологии впервые составлена летопись изменений геокриологических условий для последних 3.1 млн лет. Проблема криогенного метаморфизма пород и подземных вод в недрах структур впервые рассмотрена с позиции теплового взаимодействия природных вод и толщ многолетнемерзлых пород. Региональные исследования автора в Южной Якутии позволили объяснить формирование толщи мерзлых пород с разной температурой (от +2 °С на междуречьях до -4 °С в днищах долин), значительной прерывистости (в среднем до 50 %) и небольшой мощности (от 0 до 150 м), а также обилие крупных источников подземных вод с дебитом до 2-10 м3/с. Причинами существования этих особенностей являются инверсия температуры воздуха и инфильтрация дождевых вод на фоне активных тектонических движений. Доказана синкриогенная природа голоценовых торфяников на севере Западной Сибири и выявлены причины формирования мощных (до 7 м) торфяников в арктических районах. Доказано, что в раннем голоцене существенного (на 400-500 м) продвижения границы леса на территорию современной тундры не было, так как березовые рощи с высоким бонитетом деревьев произрастали только в бортовых частях озерных котловин.

Представлены результаты электроразведочных исследований строения многолетнемерзлой толщи в районе стационара Парисенто на полуострове Гыданский. По данным электромагнитных зондирований предполагаемая мощность многолетнемерзлой толщи составляет 210-300 м. Электротомография разреза показала, что толща пород, включающая пластовые льды, характеризуется удельным электрическим сопротивлением, превышающим миллион ом-метров. Это ограничивает чувствительность метода ниже глубин 50-75 м. Показано, что закрепление глубокозалегающих проводящих слоев, выделенных по данным электромагнитных зондирований, слабо влияет на ошибку инверсии данных электротомографии. Однако введение слоев с закрепленным электросопротивлением на глубине привело к улучшению модели для геологической интерпретации. Установлено, что пластовые льды между озерами Круглое и Парисенто не имеют сплошного распространения, как представлялось ранее по данным бурения. Выделена линейная область пониженного электросопротивления пород, которая, вероятно, связана с палеоруслом, соединяющим озера в прошлом. Численным моделированием тепловых полей установлены несквозной талик под оз. Круглое глубиной 140 м и сквозной талик под оз. Парисенто. Рассмотрено влияние трехмерных проводящих неоднородностей в виде подозерного талика и озера на распределение удельного электрического сопротивления в дву- и трехмерных геоэлектрических моделях.

Причинами активизации оползневого процесса на территории жилой застройки в г. Воркуте являются эрозия вследствие мерзлотного и гигрогенного крипов и обводнение склона поверхностными водами. В статье дана оценка взаимосвязи динамики движения оползня, глубины сезонного промерзания грунтов и основных климатических параметров, влияющих на перечисленные показатели: мощность снежного покрова, средняя температура воздуха холодного периода, количество холодных дней, количество жидких осадков - за период 2010-2020 гг. Расчеты глубины промерзания проведены в условиях залегания техногенных грунтов и полускальных горных пород двумя методами, основанными: 1 - на термических свойствах грунтов и горных пород и некоторых климатических параметрах, 2 - на теплопроводности трехслойной среды (снежный покров, мерзлый и талый грунты) и их тепловом балансе. Среднее расхождение расчетных и некоторых наблюденных глубин промерзания техногенного грунта - 30 %. Коэффициент корреляции Ккор составил 0.86 и 0.62. По корреляционному анализу Грея средняя температура воздуха холодного периода явилась важным параметром влияния на эталонную последовательность - динамику движения оползня. Наиболее значимое влияние на глубину промерзания грунтов оказали длительность холодного периода и температура воздуха. В обеих последовательностях существенным влияющим параметром оказалось и количество жидких осадков.

В статье рассматриваются особенности термометрии грунтов в комплексе исследований геотехнического мониторинга (ГТМ) в нетипичных для Арктической зоны гидрогеологических условиях Анадырской низменности. Оперативный мониторинг температур необходим для предупреждения развития активных экзогенно-криогенных процессов и сохранения свойств многолетнемерзлых грунтов селитебной зоны Анадыря. На данный момент передача термометрических данных осуществляется с шести датчиков при помощи техно- логии NB-IoT. В дальнейшем планируется увеличение количества датчиков до 25, что позволит охватить регион и моделировать криогенные процессы более подробным образом.