Сибирские ученые изобрели способ быстрого мониторинга мерзлых грунтов

Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А. А. Трофимука Сибирского отделения РАН создали новый метод для быстрого мониторинга мерзлых почв. Этот подход позволит своевременно реагировать на изменения в грунте и уменьшать вероятность повреждений инфраструктуры.

Как рассказывают ученые, обычно мониторинг температурных процессов в грунте осуществляется посредством бурения скважин и размещения в них температурных датчиков. Однако у традиционного метода есть существенный минус: тепловые колебания достигают сенсора довольно медленно, что затрудняет быстрое получение информации.

«Мы совместно с коллегами разработали новую технологию оперативного мониторинга. Суть идеи состоит в следующем: бурятся неглубокие скважины глубиной от нескольких до десятков метров, куда устанавливаются чувствительные датчики. Используются два типа генераторов: традиционные индукционные катушки и менее распространенные токовые линии. Основная концепция — размещение набора передатчиков в одной скважине и приемников в соседней. Таким образом обеспечивается взаимное сканирование пространства между двумя скважинами, позволяя точно определить происходящие изменения. Кроме того, возможен вариант размещения генератора на поверхности, когда просвечивается зона между источником и подземными датчиками. Сигнал подается короткими электромагнитными импульсами, а реакция фиксируется приборами. Особое внимание уделяется состоянию верхнего талого слоя, при этом технология универсальна и пригодна для регионов с разным типом грунта», — рассказывает старший научный сотрудник ИНГГ СО РАН кандидат технических наук Игорь Михайлов.

Метод позволяет следить за состоянием мерзлых грунтов в режиме реального времени. Представьте, что между двумя скважинами находится грунт, который постепенно начинает таять. Используя специальное оборудование, можно отследить изменение электрического сопротивления грунта. По мере увеличения температуры сопротивление уменьшается пропорционально степени протаивания вещества.

Исследователи впервые предложили применение импульсных сигналов в области мониторинга мерзлых грунтов с помощью стационарно расположенных в скважинах источников и приемников. «Импульсные сигналы позволяют быстро и эффективно оценивать состояние замерзших слоев, что открывает широкие перспективы для строительства и добычи природных ресурсов в экстремально холодных регионах», — отметил Игорь Михайлов.

Благодаря специальным компьютерным программам ученые получают наглядные графики и карты распределения сопротивления. Это дает возможность быстро увидеть зоны риска и принять решение о дальнейших действиях. Например, если дом или другое сооружение становится небезопасным для эксплуатации, рекомендуется срочная эвакуация людей или реконструкция объекта. Таким образом, технология импульсного мониторинга помогает предотвратить аварии и минимизировать возможные потери.

Ученые предлагают передавать собранные данные дистанционно, например через GPS или мобильные сети прямо в рабочую группу. То есть, установленные датчики смогут отправлять результаты наблюдений непосредственно в офис, где специалисты их обработают и проанализируют.

Подготовлено с использованием статьи издания «Наука в Сибири»