Алгоритм совместной интерпретации двух методов зондирования земли, который позволяет значительно повысить точность инженерных изысканий, разработали геофизики Санкт-Петербургского государственного университета совместно с коллегами из Германии и Индии, сообщает пресс-служба вуза 19 апреля на официальном сайте вуза.

Отмечается, что перед строительством или добычей полезных ископаемых предварительно требуется исследовать геологическое строение территории. Роль геофизических исследований в этом процессе достаточно высокая. При этом в случае сложного геологического строения, например, наличии тонких слоев песка и глины, использование классических методов геоэлектрики на постоянном токе может привести к серьезным неточностям.

Метод электротомографии — один из самых распространенных методов в инженерной электроразведке — основан на изучении поля постоянного тока на поверхности земли или в скважинах. Он позволяет геологам «увидеть» разные горные породы, имеющие разное удельное электрическое сопротивление. Но при определении толщины геологического слоя электротомография тоже может давать существенные погрешности, завышая показатели в несколько раз.

Искаженные данные о свойствах грунтов могут привести к неверной закладке свайных фундаментов или другим проблемам при строительстве. Кроме того, если речь идет о добыче, например, строительного песка, существует большая вероятность получить искаженную информацию о его запасах в месторождении.

«Мы никогда точно не знаем, что находится под землей, и, если подходить к решению этой проблемы формально, ошибки весьма вероятны», — отметил инженер-исследователь Института наук о Земле СПбГУ кандидат физико-математических наук Арсений Шлыков.

Геофизики СПбГУ вместе с учеными из Института геофизики и метеорологии в Университете Кельна (Германия) и Индийского технологического института в Харагпуре работают над развитием относительно нового метода радиомагнитотеллурических (РМТ) зондирований. Этот способ основывается на измерениях электромагнитных полей радиостанций и предназначен для изучения относительно небольших глубин от одного до 30 метров. Модификация РМТ с контролируемым источником (РМТ-К) позволяет проводить работы в удаленных регионах и заглядывать по землю еще глубже — до 100–150 метров.

«Если использовать оба метода на одном участке, где есть сложные горизонты, они могут дать совершенно разные результаты, потому что основаны на использовании электромагнитных полей различной структуры. Однако, если применять их вместе, они дополнят друг друга и совместная интерпретация таких данных повысит точность получаемой информации. Именно поэтому нужен был алгоритм, позволяющий сделать эту работу сразу», — пояснил Шлыков.

На полигоне МГУ, расположенном в селе Александровка в Калужской области, международная команда геофизиков провела полевой эксперимент, в ходе которого сравнила результаты обоих методов, проинтерпретированных как отдельно, так и совместно. Данные, полученные с помощью нового алгоритма, стали самыми близкими к результатам бурения. Шлыков подчеркнул, что созданный учеными алгоритм является очередным небольшим шагом к повышению точности геофизических исследований земли.

«Существующий вариант работает в рамках одномерной горизонтально-слоистой вертикально анизотропной модели земли. Одномерные модели — самые простые и представляют землю как слоеный пирог с горизонтальными слоями. Свойства горных пород в таких моделях меняются только в одном направлении — вниз. Отсюда и название — одномерные. Разумеется, в реальности геологический разрез устроен значительно сложнее. Мы продолжим развивать наш алгоритм применительно к двумерным и трехмерным моделям геологической среды», — рассказал Шлыков о планах исследовательской группы.

Он пояснил, что двумерные модели учитывают, кроме вертикального измерения свойств горных пород, еще и горизонтальные в каком-то одном направлении. «Трехмерные модели наиболее сложные, но близкие к реальности. Но даже в настоящее время применение трехмерных моделей довольно непростая и ресурсоемкая задача», — отметил ученый.

Результаты исследования геофизиков опубликованы в марте 2021 года в Journal of Environmental and Engineering Geophysics.