Оценка строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны, перекрытого электропроводящим слоем, методом георадиолокации

Соколов, Кирилл Олегович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Оценка строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны, перекрытого электропроводящим слоем, методом георадиолокации
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Оценка строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны, перекрытого электропроводящим слоем, методом георадиолокации"

Соколов Кирилл Олегович

ОЦЕНКА СТРОЕНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ, ПЕРЕКРЫТОГО ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИМ СЛОЕМ, МЕТОДОМ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ

Специальность: 25.00.20 - "Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 5 моя 2010

Якутск-2010

004613741

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Федорова Лариса Лукинична

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Ним Юрий Александрович

доктор технических наук, профессор Батугин Сергей Андриянович

Ведущая организация:

Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН

Защита состоится 30 ноября 2010 г. в 12 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 003.020.01 при Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН по адресу: 677018, г. Якутск, проспект Ленина, д. 43, тел/факс 8(4112)33-59-30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГДС СО РАН

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направить в адрес Института.

Автореферат разослан « 25 » октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.т.н. . -----С.М. Ткач

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Оперативное получение точных и надежных геофизических данных о геологическом строении и криогенном состоянии горного массива месторождений криолитозоны позволяет более детально изучить пространственную неоднородность физических свойств и структуры массива горных пород, оптимальным образом проводить добычные работы, снизить их себестоимость и повысить безопасность ведения горных работ.

Как показала практика разведки россыпных месторождений криолитозоны, наиболее оперативным и результативным геофизическим методом является метод георадиолокации, позволяющий исследовать строение мерзлого горного массива до глубины 30 метров. Массив горных пород россыпных месторождений криолитозоны характеризуется слоистой структурой и может включать тонкие слои (мощностью 'Л - 'Л длины волны (А.) центральной частоты спектра излучаемого георадаром) различной электропроводности. В связи с этим, эффективное использование метода георадиолокации для изучения подобных объектов исследования затруднено из-за несовершенства методов обработки данных, не позволяющих выделить информацию о строении слоистой структуры мерзлого горного массива при наличии сильных низкочастотных помех и маскировки сигналов, отраженных от границ, перекрытых электропроводящим слоем.

Таким образом, исследования направленные на разработку более совершенных методических подходов к обработке сигналов, позволяющих расширить область применения и повысить информативность георадиолокационных исследований массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны, перекрытого электропроводящим слоем, являются актуальными.

Работа выполнена в Институте горного дела Севера СО РАН в соответствии с планом НИР: проект 7.7.3.3. «Разработка концепции и основ конструирования эффективных технологий освоения и сохранения недр криолитозоны, в том числе адаптированных к кластерной организации рудного вещества» (№ гос. per. 01.2.00706516, 2007-2009 гг.), проект VII.60.4.3 «Разработка новых технологических решений эффективного обогащения и глубокой переработки полезных ископаемых в условиях криолитозоны» (№ гос. per. 01201050750, 2010 г.).

Целью работы является повышение информативности и точности оценки строения горизонтально-слоистой структуры россыпных месторождений криолитозоны посредством разработки программно-методического обеспечения обработки -^

3 г-Л

Г N V А

данных георадиолокации на основе анализа спектрально-временных характеристик сигналов.

Идея работы заключается в использовании процедур вейвлет-анализа данных георадиолокации горного массива россыпных месторождений криоли-тозоны, позволяющего выявлять границы слоев мерзлого массива, перекрытого электропроводящим слоем, повысить достоверность исследований тонкослоистых сред.

Задачи исследований:

- выполнить анализ состояния и проблем методов обработки данных георадиолокации;

- провести численное и физическое моделирование распространения электромагнитных импульсов при георадиолокационном исследовании массива горных пород, включающего слои различной электропроводности, для изучения особенностей изменения частотно-временных характеристик георадиолокационного сигнала;

- обосновать тип и параметры вейвлет-преобразования, оптимальные для георадиолокационного картирования горизонтально-слоистой структуры мерзлого горного массива россыпных месторождений криолитозоны, включающего тонкослоистые электропроводящие среды;

- разработать алгоритм и программно-методическое обеспечение метода обработки данных георадиолокации с использованием процедур вейвлет-анализа;

- провести апробацию методики обработки данных георадиолокации на основе их вейвлет-преобразования на стадиях производства полевых измерений при изучении конкретных горно-геологических объектов на примере участка россыпного месторождения «Маят» ОАО «Алмазы Анабара».

Методы исследований - математическое и физическое моделирование процессов распространения импульсного электромагнитного сигнала в мерзлых горных породах, перекрытых проводящим слоем, частотно-временные методы цифровой обработки сигналов, натурные эксперименты.

Положения, выносимые на защиту: 1. Увеличение разрешающей способности метода георадиолокации и повышение достоверности интерпретации результатов измерений, обеспечивающие возможность выявления и картирования маломощных ('Л - 'Л Я.) электропроводящих слоев массива пород россыпных месторождений криолитозоны, достигается оптимизацией параметров непрерывного вейвлет-преобразования данных георадиолокационных измерений.

2. Возможность эффективного применения георадиолокационного метода исследования строения горизонтально-слоистой структуры массива пород россыпных месторождений криолитозоны, перекрытого тонким электропроводящим слоем, достигается оценкой динамики частотно-временных характеристик георадиолокационных сигналов.

3. Разработанная методика оценки строения слоистой структуры массива пород россыпных месторождений криолитозоны методом георадиолокации, новизна которой заключается в комплексном анализе трехмерных вейвлет-спектров георадиолокационных сигналов и данных бурения параметрических скважин, позволяет оперативно, малозатратно и с достаточной точностью выявлять границы слоистых сред, что имеет важное значение при выборе рациональных технологических решений отработки месторождений

Достоверность и обоснованность полученных автором результатов подтверждается сходимостью данных численного и физического моделирования, результатов георадиолокационных зондирований россыпного месторождения «Маят» ОАО «Алмазы Анабара» с реальными геологическими разрезами, построенными по результатам бурения скважин и проходки шурфов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе численного и физического моделирования впервые установлена возможность выявления границ геологических сред массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны методом вейвлет-анализа данных георадиолокации.

2. Установлены оптимальные параметры вейвлет-преобразования данных георадиолокационного зондирования мерзлых горных пород, перекрытых проводящим слоем, позволяющие выделять границы геологических сред и в комплексе с результатами заверочного бурения скважин и проходки шурфов картировать строение слоистой структуры месторождения.

3. Разработанное программно-методическое обеспечение обработки данных георадиолокационного зондирования позволяет оперативно и достоверно проводить картирование границ тонкослоистых (мощностью V* - ]Л X) геологических сред месторождений различной электропроводимости.

4. Разработана методика оценки строения слоистой структуры массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны, отличающаяся от известных методов, основанных на преобразовании Фурье, использованием амплитудно-частотно-временных характеристик георадиолокационных сигналов.

Практическое значение работы заключается в том, что результаты исследований позволяют оперативно, малозатратно и с достаточной точностью на

стадии доразведки и эксплуатации месторождений криолитозоны выявлять и картировать строение их слоистой структуры, что имеет важное значение при разработке соответствующих горно-геологическим условиям месторождения технологических решений рационального их освоения.

Личный вклад автора состоит в проведении численного и физического моделирования процессов распространения электромагнитного импульса в мерзлом горном массиве, разработке алгоритма, методики и прикладной программы обработки данных георадиолокации мерзлого горного массива на основе вейвлет-анализа; проведении и обработке данных георадиолокационных исследований в натурных условиях.

Апробация. Основные положения и результаты работы представлялись на: конференции молодых ученых "Эрэл-2007" (г. Якутск, 2007 г.); Всероссийской научной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и экономике» (г. Якутск, 2007 г.); Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва, 2008, 2009 гг.); Международном молодежном научном форуме «Современные проблемы и будущее геокриологии» (г. Якутск, 2008 г.); Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2008" (г. Москва, 2008 г.); Международной научной конференции студентов и аспирантов «География, геоэкология, геология: опыт научных исследований» (г. Днепропетровск, 2008,2009 гг.); IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (г. Москва, 2009 г.); III Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (г. Хабаровск, 2009 г.); научных семинарах и ученом совете ИГДС СО РАН (г. Якутск, 2008-2010 гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 10 печатных работах, в т.ч. в 2 статьях, опубликованных в научных изданиях, рекомендованных ВАК России.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 104 наименований, приложения и содержит 146 страниц машинописного текста, включая 70 рисунков, 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен обзор работ, посвященных проблемам распространения электромагнитных волн в горном массиве с учетом электрофизических свойств пород и характеристик используемой георадиолокационной аппа-

ратуры, методам обработки георадиолокационных данных.

Проблемы распространения электромагнитных волн в горном массиве и методы обработки данных георадиолокационных исследований рассматривались в работах М.И. Финкельштейна, В.В. Богородского, А.Д. Фролова, Ю.А. Нима, A.B. Омельяненко, Л.Л. Федоровой, B.C. Якупова, М.Л. Владова, A.B. Старовойтова, С.А. Комарова, В.Б. Болтинцева, В.В. Копейкина и др. Анализ этих работ показал, что георадиолокационный сигнал, полученный при исследовании горизонтально-слоистых сред произвольной электропроводимости, не поддается интерпретации в режиме реального времени и требует специфичной обработки для выявления информации о типе геоэлектрического разреза. Мощность и свойства слоев исследуемого мерзлого горного массива непосредственно влияют на временной и частотно-фазовый спектр принимаемого георадиолокационного сигнала. Широко используемые, основанные на анализе Фурье преобразований методы обработки, эффективны в случаях мерзлого горного массива низкой электропроводимости. Часто встречающиеся в практике тонкие и электропроводящие слои горных пород криолитозоны оказывают существенное влияние на частотные характеристики георадиолокационных сигналов, а также на распространение излученных и отраженных от геологических границ электромагнитных волн, что не позволяет эффективно применять методы обработки, основанные на преобразовании Фурье, и требует разработки новых подходов к обработке георадиолокационных данных.

Вторая глава посвящена моделированию процесса распространения электромагнитных волн для изучения особенностей изменения частотно-временных характеристик георадиолокационного сигнала при зондировании мерзлого горного массива, включающего электропроводящий слой. Георадиолокационный сигнал относится к сверхширокополосным (СШП) и различные его частотные составляющие по разному реагируют на распространение в электропроводящем слое. Электропроводимость является фактором, определяющим возможности применения метода георадиолокации, так как коэффициент поглощения электромагнитной волны в среде зависит от этой характеристики горных пород. В настоящее время достаточно хорошо отработаны методы исследования относительно мощных слоев диэлектриков горного массива, при этом мощность слоя, которая достаточно точно может быть исследована с использованием метода георадиолокации, зависит от центральной частоты спектра, излучаемого георадаром. С увеличением частоты мы можем исследовать более тонкие слои горного массива, но при этом резко уменьшается глубина, на которой этот слой может быть исследован. Поэтому необходимо разработать

метод, который обеспечивал бы выявление достаточно тонких слоев на относительно большой глубине. Физика метода такова, что для исследования больших глубин необходимо использовать низкочастотные георадары, но при понижении частоты возникают сложности с определением границ тонких слоев вследствие того, что при прохождении низкочастотного сигнала через тонкий слой мы не можем получить качественного сигнала, отраженного от границ тонкого слоя. Однако, имеется возможность успешного георадиолокационного исследования мерзлого массива, в котором присутствует тонкий проводящий слой. В этом случае полного затухания георадиолокационного сигнала не происходит из-за малой толщины поглощающего слоя. Но возможна ситуация, когда без применения специальных методов обработки принятый георадаром сигнал может быть неверно истолкован. К примеру, в случае исследования модели трехслойного геоэлектрического разреза, когда верхний и нижний слои являются несовершенными диэлектриками, а средний слой - электропроводящим малой мощности, то при недостатке информации два близкорасположенных георадиолокационных сигнала, отраженных от верхней и нижней границ тонкого электропроводящего слоя, воспринимаются как один и возникает ошибка интерпретации геологического разреза, т.к. электропроводящий слой представляется одной границей и разрез интерпретируется как двухслойный. Для устранения подобных ошибок интерпретации перспективны методы частотно-временного анализа, способные учитывать влияние электропроводящего слоя на спектр исследуемого сигнала. Использование для этой цели стандартных средств Фурье-анализа малоэффективно и необходима разработка метода, позволяющего выделять по данным георадиолокации слои горных пород небольшой мощности, характерных для россыпных месторождений криолитозоны.

Для изучения особенностей влияния структуры исследуемого массива на георадиолокационный сигнал проведено численное моделирование распространения электромагнитной волны (в спектре частот 50..300 МГц) в мерзлом горном массиве с тонким проводящим слоем. Распространение электромагнитной волны в среде, как известно, описывается уравнением:

„,- г'дЁ дЕ л

где £-напряженность электрического поля (В/м); е- действительная часть комплексной относительной диэлектрической проницаемости (безразмерная); с-скорость распространения электромагнитной волны в свободном пространстве (м/с); /г0 ~ магнитная проницаемость свободного пространства (Г/м); а- про-

водимость (См/м).

Проведена серия расчетов решения этого уравнения с параметрами, соответствующими постепенно оттаивающему в весенне-летний период сезонно-талому слою криолитозоны (Мачерет, 2006). Для электропроводящего слоя -диэлектрическая проницаемость е-4-50, электропроводимость а=10'4-0.12 См/м; для вмещающей породы е'=6, а=10Л Для расчетов использовалась разработанная прикладная программа на языке программирования Delphi, позволяющая проводить моделирование распространения электромагнитной волны в многослойной среде.

На рисунке 1 представлен типичный пример георадиолокационного сигнала, полученного в результате численного моделирования георадиолокации мерзлых горных пород с электропроводящим слоем (а=0.086 См/м) толщиной от 0.4 м до 0.2 м.

При мощности слоя 0.4 м георадиолокационный сигнал состоит из двух импульсов, определяющих верхнюю и нижнюю границы электропроводящего слоя. Первый импульс расположен на временном отрезке 4-8 не, второй импульс - 8-12 не. При уменьшении толщины проводящего слоя до 0.3 м второй импульс частично накладывается на первый, становясь менее различимым, при толщине 0.2 м второй импульс без специальной обработки выявить нельзя. Таким образом, из результатов численных расчетов следует, что для успешного определения границ тонкого проводящего слоя в массиве мерзлых пород метод цифровой обработки сигналов должен предоставлять возможность обнаружения локальных особенностей сигналов.

При георадиолокационном зондировании тонкослоистых сред происходит наложение отраженных сигналов. Если исследуемые среды представлены диэлектриками, то достичь разрешения сигналов возможно стандартными средствами обработки и подбором соответствующего георадара с более высокочастотным спектром. При распространении в электропроводящем слое, георадио-

Рисунок 1 -Сигналы, полученные в результате численного моделирования георадиолокации мерзлых горных пород с электропроводящим слоем (о=0.086 См/м) толщиной /¡=0.4-0.2 м.

локационный сигнал затухает и испытывает дисперсию, т.е. искажение своей формы, что маскирует сигналы, отраженные от последующих границ. Как показал аналитический обзор, для выделения локальных особенностей сигналов перспективны методы частотно-временного анализа. Нами рассмотрен один из этих методов - непрерывное вейвлет-преобразование (НВП) и его возможности для анализа георадиолокационных сигналов. На рисунке 2 представлены результаты вейвлет-преобразования участков наложения импульсов георадиолокационных сигналов, полученных при численном моделировании процесса распространения электромагнитной волны в мерзлом массиве с проводящим слоем. Несмотря на кажущуюся идентичность и неискаженность сигналов, представленных на рисунках 2.а и 2.в, полученных при ста=0.012 См/м и ств=0.12 См/м, по их вейвлет-спектрам (рисунок 2.6, г) возможно определить наличие наложения сигналов.

Г, МГц

-»■

—-—5 10-

15-

* г t, НС

а)

-—V

№

15-

1 г Г, НС

НВП

в)

б)

г)

f, мг,{

Рисунок 2 - Примеры определения наложения сигналов от границ тонкого слоя с помощью непрерывного вейвлет-преобразования:

а) георадиолокационный сигнал, полученный при моделировании с а=0.012 См/м;

б) вейвлет-спектр области выделенной прямоугольником на рисунке (а);

в) георадиолокационный сигнал, полученный при моделировании с а=0.12 См/м;

г) вейвлет-спектр области выделенной прямоугольником на рисунке (в).

Для выявления особенностей спектральных характеристик сигналов, получаемых при зондировании массива, перекрытого электропроводящим слоем, проведено физическое моделирование распространения электромагнитной волны в слоистой среде с верхним электропроводящим слоем. В эксперименте использовался георадар с антенным блоком спектра частот 125-650 МГц, разре-

шающей способностью в свободном пространстве 0.15м. В качестве модели использовалась трехслойная среда: 1 слой - почва, влажность и толщина которой изменялись во время эксперимента (й/=0.15-0.03 м); 2 слой - мерзлый песок (толщиной 0.3 м); 3 слой - бетонная плита толщиной 0.2 м. Зондирования проводились с поверхности 1 -го слоя при различной его влажности, которая менялась от 5 до 50 % через 5-10 единиц.

По результатам физического моделирования установлено, что при георадиолокационных зондированиях мерзлого массива, перекрытого маломощным проводящим слоем, происходит эффект маскировки сигналов, отраженных от его нижней границы. Если мерзлый горный массив перекрыт электропроводящим слоем, то происходит рассеивание излучения и принимаемый георадиолокационный сигнал становится менее качественным и сложнее поддается интерпретации. Принимаемые георадиолокационные сигналы относятся к нестационарным, т.е. на разных участках сигнала импульсы, соответствующие границам слоев мерзлого горного массива, имеют различные амплитуды частотных составляющих вследствие их неравномерного поглощения в горных породах. Это позволяет использовать методы частотно-временного анализа для выявления слоистой структуры мерзлого горного массива посредством отслеживания динамики частоты вдоль всего георадиолокационного сигнала. На рисунке 3 представлен пример определения слоистой структуры массива по частотно-временным характеристикам (рисунок З.г) георадиолокационного сигнала (рисунок З.б) в сопоставлении со слоями физической модели (рисунок З.а), тогда, как на Фурье спектре (рисунок З.в) особенности слоистой структуры не прослеживаются и фильтрация не достигает положительного результата.

ПОЧВА \У=40%

а)

и не б)

/, МГц

Сигнал прямого прохождения Ш Граница почва-песок Граница

Ш песок-бетон

„

• '" ,|1омех"

........... ■.: (кратные

тВдиМГшШ^!' в слое песка)

КС

В) Г)

Рисунок 3 - Пример определения слоистой структуры массива по частотно-временным характеристикам георадиолокационного сигнала: а) физическая модель; б) георадиолокационный сигнал; в) Фурье спектр (а); г) вейвлет-спектр (а).

Третья глава посвящена разработке методики обработки данных георадиолокации мерзлых горных пород с использованием метода частотно-временного анализа вейвлет-преобразования. Вейвлет-преобразование - это частный случай общего преобразования Фурье, в котором в качестве базисной функции вместо бесконечных синусоидальных гармоник используются ограниченные по времени особые математические функции - вейвлеты, которые можно сдвигать по времени и масштабировать (сжимать - для анализа высоких частот и растягивать - для анализа низких частот), что позволяет получить ампли-тудно-часготно-временные характеристики сигналов. В настоящее время существуют различные виды вейвлет-преобразований, отличающиеся друг от друга определениями, свойствами и областью применения. В связи с этим, в работе проведен выбор вейвлет-преобразования и базисных вейвлетов, оптимальных для обработки георадиолокационных данных.

Разработанная нами методика обработки данных георадиолокации, основанная на частотно-временном анализе вейвлет-преобразования сигналов, предполагает следующие этапы:

- предварительная обработка данных, с целью увеличения значения соотношения сигнал/помеха;

- выбор вейвлета и диапазона его масштабов;

- определение параметров вейвлет-обработки данных на основе совместного анализа трехмерного вейвлет-спектра и данных эксплуатационной разведки и опробования месторождения;

- вейвлет-преобразование данных с выбранными параметрами.

Выбор типа вейвлета. Многообразие известных вейвлетов позволяет выбрать наиболее подходящий для анализа георадиолокационных данных с целью максимального увеличения эффективности их обработки с точки зрения выявления границ слоистой структуры горного массива. При этом, основным критерием выбора вейвлета должно быть максимальное приближение его формы к определенному классу функций, описывающих сигнал, т.е. необходимо, чтобы форма вейвлета отражала поведение сигнала или его составляющих.

Для обработки данных георадиолокации мерзлых пород нами выбран вейвлет «MexicanHat» (рисунок 4.а), т.к. он по форме идентичен георадиолокационному зондирующему импульсу, излученному в высокоомные мерзлые горные породы. Уравнение вейвлета «Mexican Hat»:

V(t, a, b) = -L • ехр[-1 ) 2 ](l -12), (2)

где а-масштаб вейвлет-функции (аналог частоты в Фурье-анализе), Ь-

сдвиг вейвлета по времени, 1-длительность георадиолокационного сигнала.

Георадиолокационные данные, полученные в летнее время, особенно на обводненных участках, сильно отличающихся по электрофизическим свойствам от мерзлых пород, имеют другой частотный состав. Как показало физическое моделирование, при прохождении электромагнитной волны через тонкий проводящий слой происходит затухание частот, особенно высоких, и искажение формы сигнала в виде увеличения числа гармоник в анализируемом сигнале. Соответственно и базисная функция должна иметь большее количество колебаний. Этим требованиям отвечает вейвлет «Мог1еЪ> (рисунок 4.6). Его уравнение:

V(t, а, Ь) = • ехр(- (1=Ь) ^ j со5(5(-ЬЬ)

(3)

-а=2

— а=0.5 1 д

/\ |i \ V/i! \ hj VI 1/

б)

Рисунок 4 - Вейвлеты для обработки данных георадиолокации: а) вейвлет «Mexican Hat» для анализа данных георадиолокации мерзлых горных пород (масштабы 0.5 и 2); б) вейвлет «Morlet» для анализа данных георадиолокации мерзлых горных пород с электропроводящим слоем (масштабы 0.5 и 2).

Выбор диапазона масштабов вейвлета. Для получения информативного результата вейвлет-преобразования в виде вейвлет-спектра необходимо выбрать начальный и конечный масштабы, а также шаг, с которым будет происходить приращение масштаба. Данные параметры индивидуальны для каждого вейвлета и варьируются в зависимости от георадара, которым производилась съемка, условий конкретного участка и решаемой задачи. Для отслеживания динамики частот в георадиолокационном сигнале диапазон масштабов выбираются таким образом, чтобы он соответствовал спектру частот, излучаемому георадаром. Для повышения разрешающей способности георадиолокационных данных диапазон масштабов должен соответствовать полосе высоких частот георадара.

Определение параметров вейвлет-обработки данных. Для выбора оптимального масштаба а производится вейвлет-преобразование одного сигнала

(рисунок 5.а), наиболее характерного для георадиолокационного профиля (или его участка) с диапазоном масштабов, соответствующих всему спектру частот исследуемого сигнала. Результат такого вейвлет-преобразования наиболее информативен в трехмерном виде (рисунок 5.г), на котором местоположение по времени г максимальных значений энергии частот / указывает на глубину Н границ раздела слоев. При георадиолокационном исследовании сред с частотной дисперсией максимумы областей трехмерного энергетического вейвлет-спектра будут иметь разные частоты. Для сопоставления максимумов спектра и границ раздела сред необходимо сравнить их положение по глубине с данными бурения (рисунок 5.6).

скв.Ш-4 б)

Рисунок 5 - Иллюстрация проведения обработки георадиолокационных сигналов по

разработанной методике: а) георадиолокационный сигнал; б) данные бурения; в) плоскость оптимизации параметра фильтрации по частоте// сигналов 2 и 3 на временном интервале г) трехмерный вейвлет-спектр георадиолокационного сигнала (результат вейвлет-преобразования); д) горизонтальная проекция (г); е) сигнал (а) после вейвлет-обработки.

Для выделения на георадиолокационном профиле одной границы плоскость оптимизации (рисунок 5.в) выбирается по частоте максимума, соответствующего этой границе. Вейвлет-обработка профиля проводится с масштабом, установленным плоскостью оптимизации, что позволит оптимально выделить одну границу. Для выделения двух границ вейвлет-обработка проводится по частоте ft плоскости оптимизации, расположенной на одинаковом удалении от максимумов энергетического вейвлет-спектра, характеризующих сигналы, отраженные этими границами (рисунок 5.д, е).

Вейвлет-преобразование данных с выбранными параметрами проводится с помощью разработанного программного обеспечения в системе компьютерной математики МаЙаЬ, позволяющего: проводить вейвлет-обработку, как отдельных сигналов, так и георадиолокационных профилей; выбирать спектр

частот обрабатываемых георадиолокационных сигналов и соответствующие им параметры НВП; отображать трехмерный вейвлет-спектр выбранного сигнала; удалять шумы из георадиолокационных данных на основе дискретного вейвлет-преобразования.

В четвертой главе приводятся результаты обработки георадиолокационных данных по разработанной методике на основе вейвлет-анализа. Апробация методики проведена по георадиолокационным данным, полученным на участке россыпного месторождения «Маят» ОАО «Алмазы Анабара» (11 профилей общей протяженностью 5,58 км).

В качестве примера, на рисунке 6.а представлен фрагмент верхней части георадиолокационного профиля, полученного в летний период при зондированиях георадаром с антенным блоком спектра частот 10-60 МГц.

а) исходный георадиолокационный разрез

б) георадиолокационный разрез после обработки с использованием вейвлет-анализа

ттттт -СТС -_--торфа ;>:■:•;•:■:•:■: - пески -коренные породы (доломиты)

Рисунок 6 - Результат применения вейвлет-обработки данных георадиолокационного зондирования россыпного месторождении алмазов «Маят» ОАО «Алмазы Анабара»

По данным скважинного бурения и проходки шурфов геологический разрез выглядит следующим образом: сезонно-талый слой (СТС) - до 0.6 м, суглинки темно-серого цвета (с линзами чистого льда) - 1.5-3 м, песчано-гравийный материал - 0.5-1.6 м. Шурфы пройдены до коренных пород, глубина залегания которых изменяется в пределах 3-4.5 м. На георадиолокационном

профиле (рисунок б.а) каждый из сигналов является суперпозицией зондирующего импульса и отражений от границы слоев верхней части разреза, что затрудняет изучение геологической структуры массива на глубинах до 5 м. Для выделения полезной информации данные георадиолокационного профиля были обработаны вейвлетом «МехюапНаЬ> с масштабом а= 1,4. Результат обработки с использованием вейвлет-преобразования представлен на рисунке 6.6. На разрезе можно четко выделить отражающие границы, которые по данным бурения соответствуют: СТС - торфа (0.5-0.7 м); торфа - пески (1.8-3 м); пески (торфа) -коренные породы (3-4.5 м).

Положительные результаты применения разработанной методики получены также при решении задач в других отраслях: исследование строения и состояния дорожной одежды; определение мощности ледяного покрова и шуги и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научно-практической задачи оценки (картирования) строения слоистой структуры массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны методом георадиолокации, отличающееся тем, что обработка данных осуществляется на основе процедур вейвлет-анализа, позволяющего на стадии доразведки и эксплуатации месторождений оперативно и с достаточной точностью выявлять границы слоев мерзлых горных пород, перекрытых электропроводящим слоем, повысить достоверность исследований тонкослоистых (от 1Л до Уг X) геологических сред.

Основные результаты и выводы выполненных исследований заключаются в следующем:

1. На основе данных численного и физического моделирования установлена возможность выявления границ геологических сред горного массива россыпных месторождений криолитозоны методом вейвлет-анализа данных георадиолокации массива мерзлых горных пород, перекрытого электропроводящим слоем.

2. Определены оптимальные параметры вейвлет-преобразования данных георадиолокации массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны в зависимости от его криогенного состояния, обеспечивающие выявление границ геологических сред.

3. Разработан алгоритм и прикладная программа обработки результатов георадиолокации мерзлых горных пород с учетом амплитудно-частотно-

временных характеристик сигналов, что позволяет на стадии интерпретации данных георадиолокации идентифицировать электропроводящие среды в мерзлом горном массиве.

4. Использование разработанного программно-методического обеспечения при обработке данных георадиолокационных исследований массива пород россыпных месторождений криолитозоны позволяет оперативно и с достаточной точностью проводить картирование границ тонкослоистых (от !4 до 1А А.), различной электропроводимости геологических сред.

5. В результате проведенных исследований экспериментально установлена возможность оперативного, малозатратного и достоверного выявления и картирования строения слоистой структуры месторождений криолитозоны, включающей электропроводящие слои, на стадии их доразведки и эксплуатации.

Апробация методики на россыпном месторождении алмазов «Маят» ОАО «Алмазы Анабара» показала высокую степень сходимости (коэффициент корреляции 0.83) результатов промышленного эксперимента по использованию георадиолокации для исследования строения слоистой структуры массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны с данными эксплуатационной разведки и опробования.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Федорова, Л.Л. Решение задач обработки и интерпретации георадиолокационных данных на основе вейвлет-анализа / Л.Л. Федорова, К.О. Соколов //Горный информ.-аналит. бюллетень,- 2008.-№8,- С.153-158.

2. Соколов, К.О. Выявление границ продуктивного слоя алмазоносной россыпи частотно-временным анализом данных георадиолокации мерзлого горного массива / К.О. Соколов, Л.Л. Федорова, А.В Омельяненко// Горный информ.-аналит.бюллетень.-2009.-№7.-С. 147-152.

В прочих научных изданиях:

3. Федорова, Л.Л. Особенности обработки георадиолокационных данных при исследовании структуры геологических разрезов россыпных месторождений золота / Л.Л. Федорова, К.О. Соколов // Горный информ.-аналит.бюллетень.-2009.- Отд. вып. 4. Дальний Восток -1.- С.99-106.

4. Соколов, К.О. Применение вейвлет-анализа для повышения эффективности обработки георадиолокационных данных / К.О. Соколов // «Информационные технологии в науке, образовании и экономике»: материалы Всерос-

сийской научной конференции, г. Якутск, 6-8 ноября 2007 г. - Якутск, 2007,-С.70-71.

5. Соколов, К.О. Исследование свойств мерзлых пород на основе спектрального анализа данных георадиолокационного зондирования / К.О. Соколов // «Эрэл-2007»: материалы конференции научной молодежи, посвящ. 50-летию СО РАН г. Якутск 14-15 мая 2007 г.- Якутск, 2008.-С.123-126.

6. Соколов, К.О. О новых возможностях обработки данных детализации геологических разрезов россыпных месторождений Севера / К.О. Соколов // «География, геоэкология, геология: опыт научных исследований»: материалы V Международной научной конференции студентов и аспирантов, посвящ. 90-летию Днепропетровского национального университета. - Киев.:ГНПП «Картография», 2008.-Вып. 5.- С. 109-111.

7.Федорова, JI.JI. Повышение точности георадиолокационных исследований ледяного покрова затопленных территорий (на примере р. Алазея) / Л.Л. Федорова, К.О. Соколов // «Безопасность горного производства в Республике Саха (Якутия)»: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвящ. 70-лет. докт. техн. наук, проф., действ, чл. АГН РФ E.H. Чемезова. -Якутск, 2008.-С.73-75.

В.Соколов, К.О. Повышение разрешающей способности метода георадиолокации на основе вейвлет-анализа. / К.О. Соколов // «Ломоносов»: материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых [Электрон, ресурс] - М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. — 1 электрон, опт. диск (CD-ROM); 12 см. - Систем, требования: ПК с процессором 486 +; Windows 95; дисковод CD-ROM; Adobe Acrobat Reader. [Адрес ресурса в сета интернет: http://www.lomonosov-msu.ru/2008/.] ISBN 978-5-91579003-1.

9. Соколов, К.О. Спектрально-пространственный анализ данных георадиолокации мерзлых горных пород / К.О. Соколов, Л.Л. Федорова // «Новые идеи в науках о земле»: доклады IX Международной конференции, Москва, Российский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе (РГГРУ), 14-17 апреля 2009 г. -М.,2009.- С. 24.

Ю.Соколов, К.О. Картирование границ продуктивного слоя алмазоносной россыпи по спектрально-временным характеристикам данных георадиолокации мерзлого горного массива / К.О. Соколов // «География, геоэкология, геология: опыт научных исследований»: материалы VI международной научной конференции студентов и аспирантов, посвящ. 255-летию со дня рождения первооткрывателя криворожских руд Василия Зуева.-Киев: ГНПП «Картография», 2009,- Вып. 6.- С.152-154.

Подписано в печать 21.10.2010. Формат 60х 84/16. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Печ. л. 1,18. Уч.-изд. л. 1,47. Тираж 100 экз. Заказ 101 ■ Издательско-полиграфический комплекс Северо-Восточного федерального университета, 677891, г. Якутск, ул. Кулаковского, 42.

Отпечатано в типографии ИПК СВФУ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Соколов, Кирилл Олегович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАБОТКИ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ

1.1. Возможности георадиолокации при исследовании мерзлых горных пород

1.1.1. Электрофизические свойства горных пород

1.1.2. Аппаратно-методическое обеспечение георадиолокации

1.1.3. Основные результаты георадиолокационных зондирований многолетнемерзлых пород

1.2. Обзор методов обработки георадиолокационных данных

1.2.1. Амплитудно-временные методы

1.2.2. Амплитудно-частотные методы

1.2.3. Амплитудно-частотно-временные методы 35 Выводы и задачи исследований

2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

2.1. Численное моделирование распространения электромагнитных волн в мерзлых горных породах, перекрытых проводящим слоем

2.2. Физическое моделирование георадиолокации мерзлых пород с приповерхностным слоем повышенной влажности 67 Выводы

3. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕЙВЛЕТ АНАЛИЗА

3.1. Выбор метода амплитудно-частотно-временного анализа

3.2. Определение параметров вейвлет преобразования оптимальных для георадиолокационных сигналов

3.3. Программная реализация вейвлет анализа георадиолокации

Выводы

4. АПРОБАЦИЯ МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ПЕРЕКРЫТЫХ ПРОВОДЯЩИМ СЛОЕМ НА ОСНОВЕ ВЕЙВЛЕТ АНАЛИЗА

4.1. Исследование тонкослоистых сред на основе вейвлет анализа георадиолокационных сигналов

4.1.1. Применение вейвлет анализа при георадиолокационных исследованиях ледяного покрова северных рек

4.1.2. Результаты применения вейвлет анализа данных для повышения детализации георадиолокационного разреза дорожного полотна

4.1.3. Результаты использования вейвлет анализа для обработки данных георадиолокации россыпных месторождений криолитозоны

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны, перекрытого электропроводящим слоем, методом георадиолокации"

Актуальность- работы. Оперативное получение точных и надежных геофизических данных о геологическом строении и криогенном состоянии горного массива месторождений криолитозоны позволяет более детально изучить пространственную неоднородность физических свойств и структуры массива горных пород, оптимальным образом проводить добычные работы, снизить их себестоимость и повысить безопасность ведения горных работ.

Как показала практика разведки россыпных месторождений криолитозоны, наиболее оперативным и результативным геофизическим методом является метод георадиолокации, позволяющий исследовать строение мерзлого горного массива до глубины 30 метров. Массив горных пород россыпных месторождений криолитозоны характеризуется слоистой структурой и может включать тонкие слои (мощностью Ул - Уг длины волны (X) центральной частоты спектра излучаемого георадаром) различной электропроводности. В связи с этим, эффективное использование метода георадиолокации для изучения подобных объектов исследования затруднено из-за несовершенства методов обработки данных, не позволяющих выделить информацию о строении слоистой структуры мерзлого горного массива при наличии сильных низкочастотных помех и маскировки сигналов, отраженных от границ, перекрытых электропроводящим слоем.

Таким образом, исследования направленные на разработку более совершенных методических подходов к обработке сигналов; позволяющих расширить область применения* и повысить информативность георадиолокационных исследований массива1 горных пород россыпных месторождений криолитозоны, перекрытого электропроводящим слоем, являются актуальными.

Работа выполнена в Институте горного дела Севера СО РАН в соответствии с планом НИР: проект 7.7.3.3. «Разработка концепции и основ конструирования эффективных технологий освоения и сохранения недр криолитозоны, в том числе адаптированных к кластерной организации; рудного вещества» (№- гос. per. 01.2.00706516, 2007-2009 гг.), проект VII.60.4.3 «Разработка- новых технологических решений эффективного обогащения и глубокой« переработки полезных ископаемых в условиях криолитозоны» (№ гос. per. 01201050750, 2010 г.).

Идея работы заключается в использовании процедур вейвлет-анализа данных георадиолокации горного массива россыпных месторождений криолитозоны, позволяющего выявлять границы слоев мерзлого массива, перекрытого электропроводящим слоем, повысить достоверность исследований; тонкослоистых сред.

Задачи исследований:

- выполнить анализ состояния и проблем методов обработки данных георадиолокации;

- провести численное и физическое моделирование распространения электромагнитных импульсов при георадиолокационном исследовании массива горных пород, включающего слои различной электропроводности, для изучения-, особенностей, изменения частотно-временных характеристик георадиолокационного сигнала;:

- обосновать тип и параметры вейвлет-преобразования, оптимальные для георадиолокационного картирования, горизонтально-слоистой структуры мерзлого горного массива россыпных месторождений криолитозоны, включающего тонкослоистые электропроводящие среды;

- провести апробацию методики обработки данных георадиолокации на основе их вейвлет-преобразования на стадиях производства полевых измерений при' изучении конкретных горно-геологических объектов» на примере участка россыпного месторождения «Маят» ОАО- «Алмазы Анабара».

Положения, выносимые на защиту:

1. Увеличение разрешающей способности метода георадиолокации и повышение достоверности интерпретации результатов измерений, обеспечивающие возможность выявления и картирования маломощных ('Л -Уг X) электропроводящих слоев массива пород россыпных месторождений криолитозоны, достигается оптимизацией параметров непрерывного вейвлет-преобразования данных георадиолокационных измерений.

Достоверность и обоснованность полученных автором результатов подтверждается сходимостью данных численного и физического моделирования, результатов георадиолокационных зондирований россыпного месторождения «Маят» ОАО «Алмазы Анабара» с реальными геологическими разрезами, построенными по ^результатам бурения скважин и проходки шурфов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

3. Разработанное программно-методическое обеспечение обработки данных георадиолокационного зондирования позволяет оперативно и достоверно проводить картирование границ тонкослоистых (мощностью Ул -Уг X) геологических сред месторождений различной электропроводимости.

Практическое значение работы заключается в том, что результаты исследований позволяют оперативно, малозатратно и с достаточной точностью на стадии доразведки и эксплуатации месторождений криолитозоны выявлять и картировать строение их слоистой структуры, что имеет важное значение при разработке соответствующих горногеологическим условиям месторождения технологических решений рационального их освоения.

Личный вклада автора состоит в проведении численного и физического моделирования» процессов, распространения электромагнитного импульса в. мерзлом горном массиве, разработке алгоритма, методики и прикладной программы обработки данных георадиолокации мерзлого горного массива на основе вейвлет-анализа; проведении и обработке данных георадиолокационных исследований в натурных условиях.

Апробация. Основные положения и результаты работы представлялись на: конференции молодых ученых "Эрэл-2007" (г. Якутск, 2007 г.); Всероссийской научной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и экономике» (г. Якутск, 2007 г.); Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва, 2008, 2009 гг.); Международном молодежном научном форуме «Современные проблемы и будущее геокриологии» (г. Якутск, 2008 г.); Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2008" (г. Москва, 2008 г.); Международной научной конференции студентов и аспирантов «География, геоэкология, геология: опыт научных исследований» (г. Днепропетровск, 2008, 2009 гг.); IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (г. Москва, 2009 г.); III Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (г. Хабаровск, 2009 г.); научных семинарах и ученом совете ИГДС СО РАН (г. Якутск, 2008-2010 гг.).

Публикации. Основные положениям диссертационной работы; отражены в 10 печатных работах, в т.ч. в 2 статьях, опубликованных в. научных изданиях, рекомендованных ВАК России.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения^ списка литературы из 104 наименований, приложения и содержит 146 страниц машинописного текста, включая 70 рисунков, 4 таблицы.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Соколов, Кирилл Олегович

Основные результаты и выводы выполненных исследований заключаются в следующем:

3. Разработан алгоритм и прикладная программа обработки результатов георадиолокации мерзлых горных пород с учетом амплитудно-частотно-временных характеристик сигналов, что позволяет на стадии интерпретации данных георадиолокации идентифицировать электропроводящие среды в мерзлом горном массиве.

4. Использование разработанного программно-методического обеспечения при обработке данных георадиолокационных исследований массива пород россыпных месторождений криолитозоны позволяет оперативно и с достаточной точностью проводить картирование границ тонкослоистых (от У* до Уг X), различной электропроводимости геологических сред.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научно-практической задачи оценки (картирования) строения слоистой структуры массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны методом георадиолокации, отличающееся тем, что обработка данных осуществляется на основе процедур вейвлет-анализа, позволяющего на стадии доразведки и эксплуатации месторождений оперативно и с достаточной точностью выявлять границы слоев мерзлых горных пород, перекрытых электропроводящим слоем, повысить достоверность исследований тонкослоистых (от Ул до !/2 X) геологических сред.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Соколов, Кирилл Олегович, Якутск

1. Якупов, B.C. Электропроводность и геоэлектрический разрез мерзлых толщ / B.C. Якупов.- М.: Наука, 1968.-179 с.

2. Ефремов, В.Н. Радиочастотное зондирование криолитозоны методом поверхностного импеданса, автореф. дисс. . канд. техн. наук: 04.00.12/В.Н. Ефремов.-Якутск, 1999.-20 с.

3. Омельяненко, A.B. Георадиолокационные исследования многолетнемерзлых пород / A.B. Омельяненко, Л.Л. Федорова.- Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2006.- 136 с.

4. Федорова, Л.Л. Разработка методики высокочастотного импульсного электромагнитного зондирования неоднородностей мерзлого горного массива, автореф. дисс. . канд. техн. наук: 05.15.11/Л.Л.Федорова.-Якутск, 1999.-20 с.

5. Огильви, A.A. Основы инженерной геофизики/А.А. Огильви.-М.:Недра, 1990.-200 с.

6. Боровннскин, Б.А. Электро- и сейсмометрические исследования многолетнемерзлых горных породи ледников / Б.А. Боровинский.- М.: Наука, 1969.- 165 с.

7. Богородский, В.В. и др. Электрические характеристики систем горная порода-лед / В.В. Богородский// ДАН СССР.- 1970.-т.190.-Вып. 1.-С.88-90.

8. Фролов, А.Д. Электрические и упругие свойства криогенных пород / А.Д. Фролов.- М.: Недра, 1976.- 254 с.

9. Лещанский, Ю.И. Электрические параметры песчано-глинистых грунтов в диапазоне УКВ и СВЧ в зависимости от влажности и температуры

10. Ю.И. Лещанский, А.И. Дробышев.-М.: Информсоюз, 1995.-26 с. (Депонировано в ВИНИТИ).

11. И.Ефимов, Ю.Н. Диэлектрическая проницаемость мерзлых рыхлых отложений массивной криогенной текстуры при температурах -1.-16°С и частотах 1-100 МГц: дисс. . канд. техн. наук: 05.15.11 / Ю.Н. Ефимов.-Якутск, 1994.-126 с.

12. Омельяненко, А.В. Георадиолокация мерзлых отложений, автореф. дисс. . канд. техн. наук: 04.00.12 / А.В. Омельяненко.- Якутск, 1989.-19 с.

13. Davis, J. L. Ground-penetrating radar for high-resolution mapping of soil and rock stratigraphy / J. L. Davis, A. P. Annan //Geophysical Prospecting. 1989.- pp. 531-551.

14. Инженерные изыскания для строительства. Геофизические работы. Технические требованияк производству радиолокационного метода исследования грунтов: техн.отчет / ЯкутТИСИЗ; рук. Нерадовский Л.Г.Якутск, 1991.-186 с.

15. Финкельштейн, М.И. Радиолокация слоистых земных покровов / М.И. Финкельштейн, В.Л. Мендельсон, В.А. Кутев.-М.:Сов.радио, 1977.-151 с.

16. Омельяненко, А.В. Детальность исследования строения мерзлых рыхлых отложений методом радиолокационного зондирования. / А.В. Омельяненко, В.В. Цариев, B.C. Якупов // Геокриологический прогноз в осваиваемых районах крайнего Севера. М., 1982.- С.82-83.

17. Омельяненко, А.В. Исследование мерзлых рыхлых отложенийметодом радиолокационного зондирования / А.В1 Омельяненко, В.В. Цариев, B.C. Якупов // Материалы* XXVII Международного геологического конгресса, Москва, 4-14 авг. 1984 г. М., 1984.- С.116-118.

18. Ним, Ю.А. Импульсная электроразведка криолитозоны / Ю.А. Ним,

19. A.B. Омельяненко, В.В. Стогний.- Новосибирск: Изд-во ОИГГМ СО РАН, 1994.-188 с.

20. Якупов, B.C. Исследование мерзлых толщ методами геофизики /

21. B.C. Якупов.- Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2000.- 336 с.

22. Вопросы подповерхностной радиолокации: колл. монография; под ред. А. Ю. Гринёва.- М.: Радиотехника, 2005.- 416 с.

23. Рекомендации по проведению георадиолокационных измерений для решения геологических задач / ООО «Логические системы» — Раменское, 2008.-28с. (Фондодержатель ООО «Логические системы»).

24. Даджион, Д. Цифровая обработка многомерных сигналов / Д. Даджион, Р. Мерсеро; под ред. Л П. Ярославского.- М.: Мир, 1988.- 355 с.

25. Прэтт, У. Цифровая обработка изображений / У. Прэтт; под ред. Д

26. C. Лебедева.- М.: Мир, 1982.- 362 с.

27. Вейт, Дж. Большие ошибки импульсных высотомеров, работающих над толстым слоем льда или снега / Дж. Вейт, С. Шмидт // Труды Иркутского радиотехн. ин-та .-1962.- №6.-С.32-37.

28. Бреховских, Л. М. Волны в слоистых средах / Л. М. Бреховских.-М.:Наука, 1973.- 340 с.

29. Богородский, В.В. Импульсное зондирование многолетнеймерзлоты / В.В1 Богородский, Г.В. Трепов, А.Н. Шереметьев // Журнал техн. физики.- 1975.- Т. ХУ.-№7.-С. 1536-1539.

30. Рудаков, В.Н. К вопросу об- измерении толщины ледников электромагнитными' методами, / В.Н. Рудаков, В.В. Богородский //Журнал техн. физики.- 1960.- Т.30.- № 1.- С. 82-89.

31. Богородский, В.В. Электромагнитные методы определения толщины плавающих льдов / В.В. Богородский, В.Н. Рудаков // Журнал техн. физики.- 1962.- Т.32.- №7.- С.47-69.

32. Богородский, В.В. Электрические свойства многолетнемерзлых пород и поглощение радиоволн в них / В.В. Богородский, Г.В. Трепов, Б.А. Федоров и др. //Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли.-1971.- №6.-С.86-88.

33. Богородский, В.В. О радиолокационной съемке толщин плавающих ледяных покровов / В.В. Богородский, В.П. Трипольников //Проблемы Арктики и Антарктики. 1972.-Вып. 39.- С. 135-137.

34. Богородский, В.В. О возможности радиолокационного зондирования песка для обнаружения водоносных слоев / В.В. Богородский, Г.В. Трепов, Б.А. Федоров, Г.П. Хохлов //Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли.- 1973.-Ж7.- С.119-120.

35. Богородский, В.В. Электрические характеристики песчаного грунта и радиолокационный поиск грунтовых вод //В.В. Богородский, Г.В. Трепов, Б.А. Федоров //Водные ресурсы.-1974.-№4.-С. 122-127.

36. Богородский, В.В. Импульсное радиозондирование ледников, ледяных дрейфующих покровов, мерзлых грунтов / В.В. Богородский, В:А. Спицын, Г.В. Трепов и др. //XI Всесоюзн.конф. по распространению радиоволн: тезисы докл. Казань, 1975,- Ч.З.-С. 105-110.

37. Богородский, В.В. Применение непрерывного радиолокационного зондирования для исследования пластовых льдов /В.В. Богородский, Т.М.

38. Клишес, Г.В. Трепов // Пластовые льды криолитозоны; Институт мерзлотоведения СО АН СССР. Якутск, 1982.- С.115-121.

39. Богородский, В.В. Радиогляциология / В.В. Богородский, Ч. Бентли, П. Гудмансен.- JL: Гидрометеоиздат, 1983.- 308 с.

40. Cook, J.C. Proposed monocycle-pulse VHF radar for airborne ice and snow measurement //Trans. Amer. IEE, Pt. 1. Commun. and Electronics.- 1960.-Vol. 79.- №51.- pp. 588-594.

41. Cook, J.C. Radar exploration through rock in advance of mining. Trans. Soc. Mining Eng //ATME.-1973.-V.254.-N2.-pp. 140-146.

42. Финкельштейн, М.И. Радиолокационное зондирование грунтовых вод под слоем песка / М.И. Финкельштейн, В.А. Кутев, О.П. Власов //ДАН СССР.-1974.- №6.-С. 1427-1429.

43. Финкельштейн, М.И. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии / М.И. Финкельштейн, В.П. Золотарев.- М.: Недра, 1986.-128 с.

44. Davis, J.T. Ground-penetrating Radar for High-resolution Mapping of Soil and Rock Stratigraphy / J.T. Davis, A.P. Annan // Geophysical Prospecting.-1989.- V.37.- pp. 531-552.

45. Ueno, K. Detection of buried plant / K. Ueno, N. Osumi // IEE Proceeding.- 1988.- Vol. 135.- Pt. F.- N 4.- pp. 330-342.

46. Омельяненко, A.B. К вопросу о методике интерпретации результатов короткоимпульсного радиолокационного зондирования мерзлых рыхлых отложений / А.В. Омельяненко // I республ. конф. по качествуинженерных изысканий в ЯАССР.- Якутск.: ЦНТИ, 1984.- 38с.

47. Омельяненко, A.B. Акт международных испытаний опытных образцов изделия 17FPJI1/ А.В: Омельяненко, В.Е. Котенков; С.М. Шишков.-М.,1987.

48. Клишес, Т.М. Применение радиолокационных методов при инженерно-геологических изысканиях в районе распространения многолетнемерзлых пород: автореф. дисс. . канд. геол.-мин. наук /Т.М. Клишес М., 1983.- 23 с.

49. Омельяненко, A.B. Геофизика криолитозоны: эффективность и проблемы / A.B. Омельяненко, Ю.А. Ним, В.В. Стогний // Тезисы докл. 1 Междунар. конф. Академии Северного форума.-Якутск, 1996.-С. 54-55.

50. Омельяненко, A.B. Радиолокация пластовых залежей подземного льда / A.B. Омельяненко, В.В. Цариев, B.C. Якупов //Геофизические методы в гидрогеологии и инженерной геологии: тезисы докл. 7-го научн. семинара. -Вильнюс, 1983. С. 143-144.

51. Соколов, К.О. Выявление границ продуктивного слоя алмазоносной россыпи частотно-временным анализом данных георадиолокации мерзлого горного массива / К.О. Соколов, JI.JI. Федорова, А.В Омельяненко// Горный информ.-аналит.бюллетень.-2009.-№7.-С.147-152.

52. Кулижников, A.M. Почему буксует георадарный контроль / A.M. Кулижников, A.A. Белозеров // Автомобильные дороги.- 2003 .-№ 9.- С. 13-18.

53. Якупов, B.C. Модели земных сред распространения радиоволн в области развития вечной мерзлоты / B.C. Якупов // Горное дело: проблемы и перспективы.-Якутск, 1994.-С. 185-189.

54. Гурвич, И.И. Сейсмическая разведка: учебник для вузов / И.И. Гурвич, Г.Н. Боганик. 3-е изд., перераб.-М.: Недра, 1980.- 551 с.

55. Омельяненко, A.B. Научно-методические основы георадиолокации мерзлых горных пород, автореф. дис. . докт. техн. наук: 25.00.08; 25.00.22 /

56. A.В. Омельяненко. Якутск, 2001.- 47 с.

57. Владов, M.JI. Георадиолокационные исследования верхней части разреза: учебное пособие / M.JI. Владов, А.В. Старовойтов.- М.: Издательство МГУ, 1999.-56с.

58. Омельяненко, А.В. Опыт и перспективы использования метода георадиолокационных зондирований Якутской АССР / А.В. Омельяненко,

59. B.В. Стогний // Геофизические исследования в Якутии.-Якутск: ЯГУ, 1990.1. C.108-112.

60. Dolphin, L.T. An underground electromagnetic sounder experiment / L.T. Dolphin, R.L. Bollen and G.N. Oetzel // Geophysics.- 1974.- Vol.39.- N 1.-pp. 49-55.

61. Хаттон, JI. Обработка сейсмических данных. Теория и практика / Л. Хаттон, М. Уэрдингтон, Дж. Мейкин.-М.: Мир, 1989.- 215 с.

62. Ueno, К. Detection of buried plant / К. Ueno, N. Osumi // IEE Proceeding.- 1988.- Vol. 135.- Pt. F.- № 4. pp. 330-342.

63. Никифорова, Л.Л. К вопросу о пространственной фильтрации в георадиолокации / Л.Л. Никифорова // Сборник научных трудов аспирантов Якутского научного центра.-Якутск, 1995.- С. 129-132.

64. Turner, G. Propagation deconvolution / G. Turner // In Proceedings of the Fourth International Conference on Ground Penetrating Radar. 1993, Rovaniemi, Finland, 1993.-pp.85-93.

65. Todoeschuck, J.P. Deconvolution of ground penetrating radar data / J.P. Todoeschuck, P.T. LaFleche, O.G. Jensen, A.S. Judge, J.A. Pilon // In Ground penetrating radar. Edited by J. A. Pilon; Geological Survey of Canada, 1993, Paper 90-4.-pp.227-230.

66. Balaji, N. Time frequency analysis an application to FMCW radar's: дис. . докт. наук (англ), Electronics and Communication Engineering Hindustan College of Engineering, University of Madras Chennai.- India, 2001.64 p.

67. Дьяконов, В.П. Вейвлеты. От теории к практике / В.П. Дьяконов.-Изд. 2-е. перераб. и доп.- М.: СОЛОН-Пресс, 2004,-400 с.:ил. («Серия полное руководство пользователя»).

68. Смоленцев, Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в Matlab/ Н.К. Смоленцев.- М.: ДМК-Пресс, 2005.-304 с.

69. Астафьева, Н.М. Вейвлет-анализ:. основы теории и примеры применения / Н.М. Астафьева // Успехи, физических наук.- 1996. Т.166.-№11.-С.1145-1170.

70. Добеши, И. Десять лекций по вейвлетам / И. Добеши.- Ижевск. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика».- Ижевск, 2001.- 464 с.

71. Малла, С. Вэйвлеты в обработке сигналов / С. Малла; пер. с англ.-М.:Мир, 2005.- 671 с.

72. Витязев, В.В. Вейвлет анализ временных рядов: учеб. пособие / В.В. Витязев.- СПб.: Изд-во Санкт-Петерб. ун-та, 2001.- 58 с.

73. Пискун, П.В. Программно-алгоритмическое обеспечение непрерывного вейвлет-преобразования при обработке и интерпретации геофизических полей: автореф. дис. . канд. техн. наук:25.00.10/ П.В.Пискун.- М;,2006.-23 с.

74. Шитов, А.Б. Разработка численных методов и программ, связанных с применением вейвлет-анализа для моделирования и обработки экспериментальных данных: автореф. дисс.". канд.1 физ.-мат. наук: 05.13.18 / А.Б. Шитов.- Иваново, 2001.-21 с.

75. Федорова,. JI.JI. Решение задач обработки и интерпретации георадиолокационных данных на основе вейвлет-анализа 7 Л.Л. Федорова, К.О. Соколов//Горный информ.-аналит. бюллетень.- 2008.-№8.- С. 153-158.

76. Короновский, А. А. Непрерывный вейвлетный анализ в приложениях, к задачам нелинейной' динамики / А.А. Короновский, А.Е. Храмов. Саратов: Изд-во ГосУНЦ <<Колледж», 2002.-216 с.

77. Donoho, D. L. De-noising by soft-thresholding / D. Ь. Donoho // IEEE Trans. Inform. Theory. May 1995.- vol.41.-№3;- pp. 613-62.

78. Jawerth, B. An Overview of Wavelet Based Multiresolution Analysis / Bi Jawerth, W. Sweldens // SIAM Rev.- 1994> vol;36:- №.3,- pp:377-4121

79. Cohen, A. Regularity of refinable function vectors / A. Cohen, I. Daubechies, and G. Plonka// J. Fourier Anal. Appl.- 1997.- №3.- pp. 295-324.83; Cohen, A. Wavelets on the interval and fast wavelet transforms / A.

80. Cohen, I. Daubechies, and P. Vial // Appl. Comput. Harmon. Anal.- 1993.-№1.-pp. 54-81.

81. Айфичер, Э.С. Цифровая обработка сигналов: практический подход / Э.С. Айфичер, Б.У. Джервис. 2-е изд.; пер. с англ.-М.: Издательский дом «Вильяме», 2004.- 992 с.

82. Канасевич, Э.Р. Анализ временных последовательностей в геофизике / Э.Р. Канасевич.- М.: Недра, 1985.-300 с.

83. Капустин, В.В. Дополнительные возможности компьютерной обработки георадарных и сейсмических данных /В.В. Капустин // Разведка и охрана недр.- 2005.- №12 С. 26-31.

84. Чуй, Ч. Введение в вэйвлеты / Ч. Чуй; пер. с англ.- М.:Мир, 2001.412 с.

85. Дремин, И.М. Вейвлеты и их использование / И.М. Дремин, О.В. Иванов, В.А. Нечитайло // Успехи физических наук.-2001.-Т.171.- №5.-С.465-501.

86. Изюмов, C.B. Теория и методы георадиолокации / C.B. Изюмов, C.B. Дручинин, A.C. Вознесенский.- М. Горная книга, 2008.- с. 196.

87. Дручинин, C.B. Численное моделирование характеристик излучающих устройств в георадиолокации: автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук / C.B. Дручинин; МФТИ. М., 1994. - 16 с.

88. Моделирование работы георадара численными методами / В.Н. Марчук, В.Н. Секистов, В.М. Смирнов, О.В. Юшкова // Наукоемкие технологии. 2006. - Т.7.- №10. - С.39-52.

89. Посевин, Д.П. Математическое моделирование георадиолокатора для обнаружения трубопроводов в грунтах: автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук: 01.04.03/ Д.П. Посевин; МФТИ (ГУ).- М., 2007.- 21с.

90. Копейкин, В.В. Распространение электромагнитных импульсов в подземной среде http://www.geo-radar.ru/articles/article5.php

91. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика): справочник геофизика; под ред. Н.Б. Дортман. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1984.- 455 с.

92. Поттер, Д. Вычислительные методы в физике / Д. Поттер.- М.: Мир, 1975.-392 с.

93. Самарский, A.A. Численные методы: учеб. пособие для вузов / A.A. Самарский, A.B. Гулин .- М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989.- 432 с.

94. Методы вычисления на ЭВМ: справочное пособие/ Иванов В.В.Киев: Наукова думка, 1986.-584 с.

95. Клемято, К.И. Основные соотношения для радиолокационного метода подповерхностного зондирования непрерывными 4M сигналами / К.И. Клемято//Теория и техн. радиолокации, радионавигации и радиосвязи в гражданской авиации.- Рига, 1989.- С. 12-20.

96. Мачерет, Ю.Я. Радиозондирование ледников / Ю.Я. Мачерет.-М.: Научный мир, 2006.- 392 с.

97. Хармут, Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи / Х.Ф. Хармут. М.: Мир, 1985.- 236 с.

98. Федорова, JI.JI. Повышение точности георадиолокационных исследований ледяного покрова затопленных территорий (на примере р.

99. Соколов, К.О. О новых возможностях обработки данных детализации геологических разрезов россыпных месторождений Севера /j

100. Международной научной конференции-студентов и аспирантов, посвящ. 255-летиюсо дня рождения первооткрывателя криворожских руд Василия Зуева.-Киев: ГНПП «Картография», 2009.- Вып. 6.- С. 152-154.

Информация о работе

Соколов, Кирилл Олегович
кандидата технических наук
Якутск, 2010
ВАК 25.00.20

Диссертация

Оценка строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны, перекрытого электропроводящим слоем, методом георадиолокации - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы