Заполярный филиал ПАО «ГМК «Норильский никель», Норильск, Россия:

Марысюк В. П., главный геотехник – директор Центра геодинамической безопасности, канд. техн. наук
Шиленко С. Ю., заместитель директора по промышленной безопасности и охране труда
Киброев И. С., гидрогеолог, KibroevIS@nornik.ru
Ханина И. А., маркшейдер шахты

В работе принимал участие А. С. Манжосов.

Рассмотрены возможности численного моделирования при решении задач методом георадиолокации. Проанализированы теоретические основы метода конечных разностей во временной области, на базе которого осуществляли математическое моделирование. В качестве программы для моделирования выбрана среда gprMax – программное обеспечение с открытым исходным кодом, которое имитирует распространение электромагнитных волн в пространстве. Созданы относительно простые схемы моделирования с неоднородностями в крепи и закрепном пространстве, поиск которых является первоочередной задачей при работах методом георадиолокации в стволах. Проведен сравнительный анализ синтетических и полевых радарограмм, на основании которого дана более однозначная интерпретация реальным данным.

1. Montoya T. P., Smith G. S. Land Mine Detection Using a Ground-Penetrating Radar Based on Resistively Loaded Vee Dipoles // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1999. Vol. 47. No. 12. P. 1795–1806.
2. Xiaoyong Zou. Research on Asphalt Pavement Thickness Detection Based on Ground Penetrating Radar // Municipal Engineers Journal. 2022. Vol. 40(12). P. 178–184.
3. Zhen Liu, Yeoh J. K. W., Xingyu Gu, Qiao Dong, Yihan Chen et al. Automatic pixel-level detection of vertical cracks in asphalt pavement based on GPR investigation and improved mask R-CNN // Automation in Construction. 2023. Vol. 146. 104689. DOI: 10.1016/j.autcon.2022.104689
4. Xiaoxian Zeng, McMechan G. A. GPR characterization of buried tanks and pipes // Geophysics. 1997. Vol. 62. No. 3. P. 797–806.
5. Jaufer R. M., Ihamouten A., Goyat Y., Todkar S. S., Guilbert D. et al. A Preliminary Numerical Study to Compare the Physical Method and Machine Learning Methods Applied to GPR Data for Underground Utility Network Characterization // Remote Sensing. 2022. Vol. 14. Iss. 4. 1047. DOI: 10.3390/rs14041047
6. Lampe B., Holliger K. Resistively loaded antennas for groundpenetrating radar antennas // Geophysics. 2005. Vol. 70. P. 23–32.
7. Волкомирская Л. Б., Гулевич О. А., Варенков В. В., Сахтеров В. И. К вопросу о требованиях к техническим характеристикам георадара при поиске полостей методом георадиолокации // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 4. С. 541–552.
8. Гулевич О. А., Волкомирская Л. Б., Мингалев И. В., Суворова З. В., Ахметов О. И. И др. О распространении видеоимпульсных сигналов в диссипативных средах // Журнал радиоэлектроники. 2021. № 11. DOI: 10.30898/1684-1719.2021.11.8
9. Rodriguez-Abad, Rosa Martinez-Sala, Botella Y. Parametric Study of GPR Signals Numerical Model to Analyze Hardened Concrete Response at Different Antenna Positions // 24^th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, 2018. DOI: 10.3997/2214-4609.201802473
10. Holliger K., Bergmann T. Numerical modelling of borehole georadar data // Geophysics. 2002. Vol. 67. P. 1249–1257.
11. Wang D., McMechan G. A. Finite-diff erence modelling of borehole ground penetrating radar data // Journal of Applied Geophysics. 2002. Vol. 49. P. 111–127.
12. Shaari A., Millard S. G., Bungey J. H. Modelling the propagation of a radar through concrete as a low-pass filter // NDT&E International. 2004. Vol. 37, Iss. 3. P. 237–242.
13. Carcione J. M. Ground radar simulation for archaeological applications // Geophysical Prospecting. 1996. Vol. 44. Iss. 5. P. 871–888.
14. Набатов В. В., Вознесенский А. С. Обработка и интерпретация результатов геофизических исследований и неразрушающего контроля. – Москва, 2019. – 278 c.
15. Giannopoulos A. Modelling ground penetrating radar by GprMax // Construction and Building Materials. 2005. Vol. 19. Iss. 10. P. 755–762.
16. Yee K. S. Numerical Solution of Initial Boundary Value Problems Involving Maxwell’s Equations in Isotropic Media // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1966. Vol. 14. Iss. 3. P. 302–307.
17. Бричeва С. С. Разработка методики изучения криогенных объектов при помощи георадиолокации : дисс. … канд. геол.-минерал. наук. – Москва 2018.
18. Сухобок Ю. А., Пупатенко В. В., Стоянович Г. М. Основы расшифровки и интерпретации радарограмм : учеб. пособие. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2018. – 87 с.
19. Taflove A. Computational Electrodynamics – The Finite-Difference Time-Domain Method. – London : Artech House, 1995. – 599 p.
20. Taflove A. Advances in Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method. – Boston : Artech House, 1998. – 735 p.
21. Kunz K. S., Luebbers R. J. The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics. – Boca Raton : CRC Press, 1993. – 448 p.
22. Warren C., Giannopoulos A., Giannakis I. gprMax: Open source software to simulate electromagnetic wave propagation for Ground Penetrating Radar // Computer Physics Communications. 2016. Vol. 209. Р. 163–170.
23. Cassidy N. J. A review of practical numeri cal modelling methods for the advanced interpretation of ground‐penetrating radar in near‐surface environments // Near Surface Geophysics. 2007. Vol. 5. No. 1. Р. 5–21.