La geofísica de ingeniería es una rama de la geofísica de exploración (aplicada) que estudia la estructura geológica y geofísica y las propiedades físicas de la parte superior de la sección geológica [1] en relación con la actividad económica humana . La técnica de ingeniería geofísica incluye métodos de superficie, pozos y estudios de laboratorio. La geofísica de ingeniería se caracteriza por una alta movilidad, una cantidad significativa de información recibida, la objetividad de los resultados de medición y un costo de trabajo relativamente bajo. Una de las principales deficiencias de los métodos geofísicos es la ambigüedad de los resultados obtenidos . Por lo tanto, la integración de métodos [2], que permite resolver total o parcialmente este problema, es la parte más importante de la investigación en ingeniería geofísica.
El principio fundamental de la geofísica de exploración es la medición de un campo inducido o natural creado por cuerpos geológicos físicamente no homogéneos ( anómalos) , que es de interés en la exploración.
Con la ayuda de la geofísica se resuelven los siguientes problemas de ingeniería geológica y ciencias afines [3] :
La ingeniería de exploración eléctrica se basa en el uso de campos electromagnéticos constantes y variables , tanto creados artificialmente como naturales. Se utiliza para aclarar la estructura geológica, mapear suelos congelados y rocosos , determinar las propiedades físicas del agua, rastrear acuíferos , buscar y determinar el estado de las comunicaciones metálicas : cables, tuberías, etc.; establecer la influencia agresiva del entorno geológico en comunicaciones
ingeniería sísmica —
Incluso antes del advenimiento de la geofísica de exploración , en la década de los 90 del siglo XIX. Los hidrogeólogos franceses corroboraron las posibilidades de la termometría como método de acompañamiento de los trabajos de captación de aguas minerales [6] .
Para resolver problemas de ingeniería geológica, los métodos geofísicos comenzaron a usarse a fines de la década de 1920 en los EE. UU., Francia y la URSS. En la URSS, el primer trabajo que utilizó los métodos de ingeniería geofísica se llevó a cabo en 1929 en el río. Yenisei para determinar el espesor de aluvión en el alineamiento de la presa proyectada. Para resolver este problema se utilizaron los métodos de exploración eléctrica de ingeniería en corriente continua.
En los años 30 del siglo XX, la exploración eléctrica en combinación con la exploración sísmica de ondas refractadas se utilizó para estudiar karst, deslizamientos de tierra y permafrost. Los primeros estudios de la zona de permafrost (desde 1934) por métodos geofísicos están asociados con los nombres de V.F. y Yu.V. Bonczkowski [7] [8] .
Desde 1949, el departamento de geofísica de la Universidad Estatal de Moscú ha estado desarrollando una dirección relacionada con el uso de métodos geofísicos para resolver problemas geológicos de ingeniería [9] . Ogilvy Alexander Alexandrovich (1915-2000) [10] se convirtió en el organizador y líder de esta dirección .
El uso industrial de la ingeniería geofísica comenzó en los años 40-50 del siglo XX en relación con los grandes volúmenes de construcción de estructuras hidráulicas en Asia Central, en el Volga, Dnieper y muchos ríos siberianos [6] . Los ajustados plazos asignados para el trabajo de diseño y prospección tuvieron un impacto negativo en el volumen de perforación, por lo que el uso de la ingeniería geofísica resultó ser muy útil [6] . En el mismo período, los métodos geofísicos se utilizan en la minería en el diseño y construcción de minas , drenaje de depósitos minerales [5] .
A principios de los años 60 del siglo XX, la ingeniería geológica enfrentó nuevos desafíos que requerían un cambio en la tecnología de los métodos existentes y el desarrollo de otros fundamentalmente nuevos. La ingeniería geofísica se está alejando de los problemas geológicos estructurales tradicionales y está comenzando a utilizarse para estudiar las propiedades físicas, la composición y el estado de las rocas, monitorear y predecir procesos geodinámicos peligrosos y resolver problemas geoecológicos . El trabajo científico incluye VSEGINGEO ( Nikolai Nikolaevich Goryainov [11] ), la Facultad de Geología de la Universidad de Moscú ( Viktor Kazimirovich Khmelevskoy (nacido en 1931) ), Hydroproject ( Anatoly Igorevich Savich (nacido en 1935) [12] , Lyakhovitsky Felix Moiseevich ( nacido en 1931 ), PIIIS . Comienza la participación activa en el procesamiento e interpretación de materiales de ingeniería geofísica de computadoras digitales . Se está desarrollando equipo especializado para levantamientos geofísicos detallados poco profundos.
En los años 60-70, se obtuvieron los resultados experimentales y teóricos más importantes sobre los métodos de estudios sísmicos de suelos no rocosos, que sirvieron de base para los desarrollos modernos (Academia Ural de Minería y Geología, Bondarev V.I., Krylatkov S.M., etc. .). Con la publicación en 1977 del “Instructivo para el uso de levantamientos sísmicos en levantamientos de ingeniería para la construcción” (RSN-45-77), esta área de investigación se legitimó legalmente y se generalizó en los organismos de levantamiento del país. , lo que permite estudiar la distribución de indicadores de propiedades físicas y mecánicas en planta y en sección con un nivel de detalle prácticamente inaccesible a otros métodos geofísicos existentes.
En la década de 1970, la ingeniería geofísica alcanzó un nuevo nivel. Existen métodos basados en la translucidez de macizos rocosos por campos sismoacústicos y electromagnéticos, se trabaja en áreas de agua, se desarrollan tecnologías para la determinación de parámetros físico-mecánicos y físico-acuáticos en ocurrencia natural. El papel del procesamiento automatizado de datos geofísicos está aumentando.
En los años 80, nacieron los métodos de tomografía terrestre y de pozo, apareció un equipo digital portátil fundamentalmente nuevo, se desarrollaron métodos de campos electromagnéticos alternos y georadar . Las capacidades de las computadoras personales están aumentando rápidamente. En 1982-1987, Felix Moiseevich Lyakhovitsky realizó un trabajo geofísico sobre el estudio del karst en el territorio de Moscú .
En los años 90 del siglo XX en el Departamento de Métodos Sísmicos y de Pozo [13] MGRI-RGGRU (entonces MGGA) bajo la dirección de G.N. Boganika (1935-2007) y V.P. Nomokonov (1921-2001) probó la técnica de exploración sísmica de alta resolución [14] para estudiar los procesos de sufusión kárstica y neotectónicos en el territorio de Moscú. Las computadoras portátiles y las herramientas de posicionamiento global están llegando a la ingeniería geofísica .
El comienzo del nuevo siglo XXI está marcado por la introducción generalizada de la tomografía sísmica y la tomografía eléctrica en la práctica de la ingeniería geofísica, un aumento en la capacidad del canal y la profundidad de bits de los equipos digitales, la telemetría, la aparición del método de ondas de superficie ( MASW ) y exploración sísmica de alta resolución mediante ondas transversales reflejadas ( Skvortsov Andrey Georgievich [15] ) . De manera significativa, se están desarrollando las capacidades de los paquetes de procesamiento de datos geofísicos.
Los métodos geofísicos se utilizan en las búsquedas arqueológicas [17] . Debido a la posibilidad de estudio remoto, el uso de métodos geofísicos puede reducir significativamente el volumen de suelo extraído durante las excavaciones. La composición de los agregados que forman estructuras subterráneas ocultas (por ejemplo, túneles o enterramientos) en términos de propiedades eléctricas y magnéticas. La estructura del marcador de posición también se puede refinar en el curso del radar de penetración terrestre . Los hornos, hogares, chimeneas y estufas de barro cocido o adoquines calcinados tienen una alta magnetización residual y se ubican a lo largo de fuertes anomalías del campo magnético. Cuando se estudian antiguas ciudades inundadas, se utiliza un conjunto eficaz de métodos geofísicos : sonar de barrido lateral , exploración magnética y sismoacústica.
En la ciencia forense, la geofísica se usa cada vez más para detectar objetos cercanos a la superficie o materiales de interés para una investigación penal o civil. Estos son los restos de víctimas de asesinatos, entierros ilegales, escondites de armas, emisiones de contaminantes. La georradiolocalización y la electrotomografía se utilizan para resolver estos problemas.
En la investigación geotécnica, la geofísica se utiliza para buscar comunicaciones ocultas o perdidas, cables de energía, estudiar cimientos, composición y propiedades del suelo, estudiar el estado de labores mineras, buscar minas, etc.
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