Многие из нас пользуются дорогами для путешествий автотранспортом и доставки грузов, при этом большинство автолюбителей знают как устроен автомобиль изнутри, но мало кто задумывается о внутреннем строении дороги. Как правило многие считают, что дорога состоит из асфальтового или другого покрытия и какой-то там подушки. На самом деле современная автомобильная дорога представляет собой сложное инженерное сооружение, состоящее из земляного полотна и дорожной одежды, поверхностной и подповерхностной системы водоотвода, малых (трубы) и больших (мосты) водопропускных сооружений, шумозащитных экранов, инженерных сетей и оборудования, подземных и надземных пешеходных переходов, придорожной инфраструктуры и элементов обустройства (дорожные знаки, ограждения и т.п.). Основой любой дороги является естественное грунтовое основание и возведенное на нем земляное полотно. Элемент, непосредственно воспринимающий нагрузку, называется дорожной одеждой, она состоит из слоев покрытия, основания и дополнительных слоев основания. Развивающаяся проблема в каждом из конструктивных элементов дороги способна привести к снижению ее потребительских качеств, нарушению пропускной способности, некомфортным и небезопасным условиям пользования дорогой.
Жизненный цикл любого сооружения, согласно Российскому законодательству, включает этапы планирования и проектирования, строительства и эксплуатации. На каждом этапе жизненного цикла дороги инженеры решают разные задачи.
При проектировании очень важно получить достоверную и полную информацию об условиях местности, в которой планируется строительство дороги. Помимо изучения рельефа местности, гидрологии и экологических условий территории изысканий, всегда необходимо исследовать геологическое строение подземной среды, определять вид и свойства грунтов в основании дороги, наличие опасных процессов и явлений, таких как карст или специфические грунты, например слабые. Только полноценный учет реальных условий местности позволяет подготовить обоснованные проектные решения.
При строительстве важно контролировать соответствие технологии производства дорожно-строительных работ, толщину и однородность свойств устраиваемых конструктивных слоев, качество материалов.
При эксплуатации дорог выполняется периодический мониторинг их состояния и интенсивности движения, а при несоответствии технического состояния нормативам назначают ремонтные мероприятия или реконструкцию.
Как уже можно было догадаться на каждом из этапов существует потребность исследовать внутреннее строение и состояние дороги, а иногда подстилающего ее основания. Для решения указанных задач существует множество методов:
разрушающие, например бурение;
нагружение грунтов и конструктивных слоев дороги штампами;
забивка зондов в грунт;
отбор и лабораторные исследования образцов;
геофизические исследования.
Кроме последнего варианта все вышеназванные методы имеют главный недостаток – локальный характер получаемых данных. Это значит, что в пространстве между точками наблюдений могут возникать изменения геометрии и свойств исследуемой среды, которые потенциально способны навредить автомобильной дороге. Для преодоления этой проблемы используются геофизические методы исследований, позволяющие получить непрерывную информацию. Для дорог из числа геофизических всегда наибольшей популярностью пользовался метод георадиолокации.
Метод основан на излучении в подземную среду электромагнитного импульса и получении отклика от этой среды. Его преимущества перед другими геофизическими методами – высокая производительность и разрешающая способность как вдоль дороги, так и в глубину.
Георадары могут использоваться как для обследования тысяч, так и нескольких километров дорог. Конфигурация оборудования может отличаться при этом. Для протяженных исследований аппаратуру размещают на транспортное средство, которое выполняет съемку в транспортном потоке. На пересеченной местности используется носитель повышенной проходимости или буксируемые оператором в пешем режиме устройства. В труднодоступной местности, например на болотах, в качестве носителя можно использовать дроны.
Результаты георадарного исследования дороги представляют собой геологические разрезы подземной среды, на которых можно визуально увидеть положение и форму границ разделения слоев. Вертикальная ось георадарного профиля (радарограммы), как правило, отражает шкалу времени, за которое электромагнитный сигнал достигает границы, но существует и вид представления в форме шкалы глубины. Горизонтальная шкала зачастую показывает протяженность профиля. Новые дороги имеют правильную слоистую структуру на георадарном профиле, в то время как длительно эксплуатируемые могут содержать признаки ремонта и локальных нарушений.
Расшифровка радарограмм выполняется в специализированном ПО и может выполняться не только по вертикальным сечениям, но и в плане, когда секущая плоскость опускается на нужную глубину, а оператор исследует особенности подземной среды на выбранном горизонте.
Вопросы расшифровки радарограмм являются ниболее глубокой темой для обсуждения в рамках упомянутой технологии, им посвящено огромное количество научных публикаций в России и за рубежом. Канал Дорожный доктор постарается делиться со своими подписчиками наиболее заслуживающей внимание информацией о технологии георадиолокации и связанных с нею методах обследования автомобильных дорог.
Больше информации о георадарных исследованиях дорог вы всегда сможете найти в нашем Телеграм канале