ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 12 · РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

О некоторых возможностях метода электромагнитного импульсного сверхширокополосного зондирования при инженерно - геологических изысканиях в тоннелях

В.Б. Болтинцев1,2, В.Н. Ильяхин1,2, А.А. Черемисин1,2, К.П. Безродный3,4

1 ООО НПФ «ГЕОДИЗОНД», Санкт-Петербург, Россия
2 NPF "GEODIZOND", Россия
3 ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс», Санкт-Петербург, Россия
4 NIPII “Lenmetrogiprotrans”, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.12.13 УДК 624:621.396.96 EDN FZHZNG

Аннотация

В данной работе обсуждается возможность применения метода электромагнитного импульсного сверхширокополосного (ЭМИ СШП) зондирования для оценки инженерно-геологических условий впереди забоя за щитом тоннелепроходческого механизированного комплекса (ТПМК). Предлагается применять метод ЭМИ СШП зондирования, используя ротор щита в качестве линзы для передающей микрополосковой антенны и генератора, изготовленного по технологии дрейфовых диодов с резким восстановлением (ДДРВ), при излучении импульсного электромагнитного поля. Большая глубина распространения ЭМИ СШП сигнала за металлопластинчатой линзой основана на проявлении низкочастотной дисперсии относительной диэлектрической проницаемости среды, наличие которой обусловлено вызванной поляризацией с дипольно-релаксационным механизмом, под воздействием сильного ЭМИ СШП поля (Е~100 В/cм, Н~1.56 А/см). Приведены результаты измерения поля на просвет через «пакет»: ротор щита + 28.8 м породы + 1.2 м бетона. Потери при использовании ротора щита в качестве металлопластинчатой линзы составляют 74 дБ. Перечислены 8 тоннелей и веток метро в РФ, где ЭМИ СШП зондирование выполнено вперед забоя ТПМК.

  • сверхширокополосный
  • дрейфовые диоды с резким восстановлением
  • уравнение (метод) Винера-Хопфа
  • георадиолокация
  • тоннелепроходческий механизированный комплекс
  • ultra wide band - UWB
  • Drift step recovery diodes
  • Wiener - Hopf equation (method)
  • underground radar measurements
  • a tunnel boring mechanized complex
Abstract (in English)

On some possibilities of the method of electromagnetic pulsed ultra-wideband sounding in engineering - geological surveys in tunnels

To assess the engineering and geological conditions ahead of the face (behind the tunnel boring mechanized complex shield), it is proposed to use the method of electromagnetic pulsed ultra-wideband (EMI UWB) sounding using the shield rotor as a metal plate lens for a transmitting microstrip antenna and a generator made by the technology of sharp recovery drift diodes (DSRD) when emitting a pulsed electromagnetic field. The large depth of propagation of the UWB EMP signal behind the metal plate lens is based on the manifestation of a low-frequency dispersion of the dielectric constant of the medium, the presence of which is caused by polarization with a dipole-relaxation mechanism, under the influence of a strong electromagnetic pulse field (E ~ 100 V / cm, H ~ 1.56 A / cm) . The results of measuring the field to the clearance through the "package" are given: shield rotor + 28.8 m of rock + 1.2 m of concrete. Losses when using the shield rotor as a metal plate lens are 74 dB. 8 tunnels and metro lines in the Russian Federation are listed, where EMI UWB sounding is performed ahead of tunnel boring mechanized complex face.

Для цитирования

Болтинцев В.Б., Ильяхин В.Н., Черемисин А.А., Безродный К.П. О некоторых возможностях метода электромагнитного импульсного сверхширокополосного зондирования при инженерно - геологических изысканиях в тоннелях // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.12.13

Литература

  1. Болтинцев В.Б., Ильяхин В.Н., Безродный К.П. Метод электромагнитного импульсного сверхширокополосного зондирования подстилающей среды. // Журнал радиоэлектроники. 2012. №1. URL http://jre.cplire.ru/jre/jan12/14/text.pdf
  2. Болтинцев В. Б. Обработка сигналов м-, дм- диапазонов длин волн при электромагнитном импульсном сверхширокополосном зондировании подстилающей среды // Журнал радиоэлектроники. 2013. №3. URL http://jre.cplire.ru/jre/mar13/1/text.pdf
  3. Грехов И.В., Ефанов В.М., Кардо-Сысоев А.Ф. и др. Мощный полупроводниковый генератор наносекундных импульсов // Приборы и техника эксперимента. - 1986. - № 1. - С. 93-94.
  4. Болтинцев В. Б. Оценка реализации свойства сверхширокополосности Т- волн для антенн подповерхностного зондирования с параметрической оптимизацией размеров поперечных сечений токоведущих линий // Журнал радиоэлектроники. - 2012, №3; http://jre.cplire.ru/jre/mar12/13/text.pdf
  5. Болтинцев В.Б. Влияние частотной дисперсии диэлектрической проницаемости подстилающей среды на проектирование проволочной антенны, предназначенной для ее зондирования // X Всероссийская научно - техническая конференция "Радиолокация и радиосвязь": труды конф., - Москва: ИРЭ РАН, 2016. -Том I. - С.80-84.
  6. Канер Э. А., Скобов В. Г. Электромагнитные волны в металлах в магнитном поле - УФН, 1966, июль, т.89, вып. 3, с. 367-408.
  7. Бредов М.М., Румянцев В.В., Топтыгин И.Н. Классическая электродинамика: учебное пособие / Под ред. И.Н. Топтыгина. - СПб: Издательство "Лань", 2003. - 400 с.
  8. Канер Э. А., Гантмахер В. Ф. Аномальное проникновение электромагнитного поля в металл и радиочастотные размерные эффекты - УФН, 1968, февраль, т.94, вып. 2, с. 193-241.
  9. Уфимцев П. Я. Теория дифракционных краевых волн в электродинамике / Пер. с англ. -М.:, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 366 с.
  10. Безродный К. П. Геотехническое обеспечение при строительстве двухпутного перегонного тоннеля с помощью ТПМК/ К. П. Безродный, М. О. Лебедев, В. А. Марков В. А., Старков А. Ю. // Метро и тоннели, 2015, №5.- С. 16-19.
  11. Болтинцев В.Б. О некоторых возможностях метода электромагнитного импульсного сверхширокополосного зондирования при инженерно - геологических изысканиях в тоннелях/В.Б. Болтинцев, В.Н. Ильяхин, М.А. Чайка, К.П. Безродный// XIII Всероссийская научно - техническая конференция "Радиолокация и радиосвязь": труды конф., - Москва: ИРЭ РАН, 2019. - С.83-88.