[go: up one dir, main page]

RU2419110C1 - Device for georadar estimation of soil bearing capacity - Google Patents

Device for georadar estimation of soil bearing capacity Download PDF

Info

Publication number
RU2419110C1
RU2419110C1 RU2010108185/28A RU2010108185A RU2419110C1 RU 2419110 C1 RU2419110 C1 RU 2419110C1 RU 2010108185/28 A RU2010108185/28 A RU 2010108185/28A RU 2010108185 A RU2010108185 A RU 2010108185A RU 2419110 C1 RU2419110 C1 RU 2419110C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
bearing capacity
georadar
weather
converted
Prior art date
Application number
RU2010108185/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Захаров (RU)
Владимир Александрович Захаров
Сергей Георгиевич Коробчану (RU)
Сергей Георгиевич Коробчану
Николай Петрович Погорелов (RU)
Николай Петрович Погорелов
Андрей Станиславович Решенкин (RU)
Андрей Станиславович Решенкин
Александр Григорьевич Тихомиров (RU)
Александр Григорьевич Тихомиров
Роман Андреевич Черниченко (RU)
Роман Андреевич Черниченко
Original Assignee
Владимир Александрович Захаров
Сергей Георгиевич Коробчану
Николай Петрович Погорелов
Андрей Станиславович Решенкин
Александр Григорьевич Тихомиров
Роман Андреевич Черниченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Александрович Захаров, Сергей Георгиевич Коробчану, Николай Петрович Погорелов, Андрей Станиславович Решенкин, Александр Григорьевич Тихомиров, Роман Андреевич Черниченко filed Critical Владимир Александрович Захаров
Priority to RU2010108185/28A priority Critical patent/RU2419110C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2419110C1 publication Critical patent/RU2419110C1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: soil is probed with georadar. Electromagnetic pulses are emitted into the medium by a transmitting antenna. Reflected signals are received by a receiving antenna. Said signals are converted to digital form. The converted signals are compared with reference signals. Each converted and compared signal is assigned soil bearing capacity. The soil bearing capacity is assigned in accordance with vehicle characteristics, soil type and weather-climatic conditions. Possibility of movement of the vehicle in real time is evaluated based on automated comparison results. ^ EFFECT: broader functional capabilities of the method of determining soil bearing capacity. ^ 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области диагностики состояния грунтов и может найти применение при проведении изысканий трассы движения транспортных средств вне дорог, по заранее не подготовленному маршруту.The present invention relates to the field of diagnostics of the state of soils and may find application in conducting surveys of the route of movement of vehicles off roads, along a route not prepared in advance.

Известны пенетрационные методы определения несущей способности грунтов статического и динамического зондирования [1, 2]. В их основе лежит определение характеристик сопротивления грунта по результатам вдавливания различных зондов в грунт. К числу недостатков можно отнести следующее: пенетрация дает дискретные значения характеристик грунта на предполагаемом маршруте движения транспортных средств, т.е. в отдельных точках маршрута, что может привести к недооценке возможности движения на некоторых участках маршрута. Также для оценки несущей способности грунта требуются значительные временные затраты.Known penetration methods for determining the bearing capacity of soils of static and dynamic sounding [1, 2]. They are based on the determination of soil resistance characteristics based on the results of pressing various probes into the soil. Among the disadvantages are the following: penetration gives discrete values of the characteristics of the soil on the proposed route of movement of vehicles, i.e. at individual points on the route, which can lead to an underestimation of the possibility of movement on some sections of the route. Also, significant time costs are required to assess the bearing capacity of the soil.

Известно также, что для геологических и гидрогеологических исследований, изучения строения автомобильных дорог, железнодорожных насыпей, взлетно-посадочных полос аэродромов, определения содержания влаги в грунте земляного полотна и подстилающих грунтовых основаниях используются приборы подповерхностного зондирования (в общепринятой терминологии - георадары) [3].It is also known that for geological and hydrogeological studies, studying the structure of roads, railway embankments, runways of airfields, determining the moisture content in the soil of the subgrade and underlying soil bases, subsurface sounding devices are used (in generally accepted terminology - georadars) [3].

Наиболее близким по совокупности признаков аналогом является способ инженерных изысканий автомобильных дорог, который включает перемещение вездехода с георадаром и спутниковой системой позиционирования, осуществляющий определение пространственных координат и информации о расположении уровня грунтовых вод по гидрогеологической модели местности [4].The closest in terms of the totality of features is the method of engineering surveys of roads, which includes moving an all-terrain vehicle with a georadar and a satellite positioning system, which determines spatial coordinates and information about the location of the groundwater level according to the hydrogeological model of the area [4].

Задача, на решение которой направлено предлагаемое устройство, заключается в оценке возможности движения (проходимости) транспортных средств по грунтовой среде в текущих погодно-климатических условиях в реальном масштабе времени на основе георадиолокационного мониторинга грунта.The problem to which the proposed device is aimed is to assess the possibility of movement (patency) of vehicles on the ground in current weather and climate conditions in real time based on georadar monitoring of the soil.

Георадиолокационный мониторинг грунта включает в себя зондирование среды электромагнитными импульсами. Отклик среды - совокупность волн, отличающихся друг от друга временами пробега, интенсивностью и формой, содержит информацию о среде. Проходимость транспортного средства зависит от несущей способности грунта, которая находится в пределах зоны сезонных колебаний температуры и влажности, и для одного и того же грунта не является постоянной. Несущая способность грунта также зависит от плотности грунта. Характеристики отраженных грунтовой средой электромагнитных импульсов (отклик среды) для грунтов при различных погодно-климатических условиях (температурно-влажностных режимах) и различной плотности грунтов будут различными. Следовательно, при наличии данных о несущей способности грунтов, полученных экспериментально путем пенетрации и одновременной георадиолокации всех видов грунтов при различных погодно-климатических условиях (температурно-влажностных режимах) и различной плотности грунтов, можно получить функциональные зависимости «несущая способность грунта - диагностический признак георадиолокации», по которым определяется несущая способность грунта по данным георадиолокации.Georadar monitoring of the soil includes sounding the medium with electromagnetic pulses. The response of the medium - a set of waves that differ from each other by travel times, intensity and shape, contains information about the medium. The patency of the vehicle depends on the bearing capacity of the soil, which is within the zone of seasonal fluctuations in temperature and humidity, and is not constant for the same soil. The bearing capacity of the soil also depends on the density of the soil. The characteristics of electromagnetic pulses reflected by the ground medium (response of the medium) for soils under different weather and climate conditions (temperature and humidity conditions) and different densities of soils will be different. Therefore, if there is data on the bearing capacity of soils obtained experimentally by penetration and simultaneous georadiolocation of all types of soils under different weather and climate conditions (temperature and humidity conditions) and various soil densities, it is possible to obtain functional dependences "soil bearing capacity - a diagnostic sign of georadar location" , which determines the bearing capacity of the soil according to georadar.

Технический результат достигается тем, что георадар производит зондирование грунта, излучая импульсы электромагнитного излучения в среду передающей антенной. Отраженные сигналы, принимаемые приемной антенной, преобразуются в цифровую форму и сравниваются с базовыми сигналами, каждому из которых поставлена в соответствии с массово-геометрическими характеристиками транспортного средства, типом грунта и погодно-климатическими условиями несущая способность грунта. По результатам автоматизированного сравнения производится оценка возможности движения транспортных средств в реальном масштабе времени.The technical result is achieved by the fact that the georadar makes sounding of the soil, emitting pulses of electromagnetic radiation into the medium by a transmitting antenna. The reflected signals received by the receiving antenna are converted into digital form and compared with the basic signals, each of which is set in accordance with the mass-geometric characteristics of the vehicle, the type of soil and weather and climate conditions, the bearing capacity of the soil. Based on the results of automated comparison, the possibility of vehicle movement in real time is evaluated.

Сущность предлагаемого устройства георадиолокационной оценки несущей способности грунтов поясняется структурной схемой устройства, представленной на чертеже. Блок управления на основе вводимой оператором исходной информации о характеристиках транспортного средства, типе грунта и погодно-климатических условиях осуществляет управление процессором. Передающая антенна излучает импульсы электромагнитного излучения, сформированные в блоке формирования сигнала, в среду. Принимаемые отраженные сигналы приемной антенной, усиленные в широкополосном усилителе, передаются в стробоскопический приемник, позволяющий осуществить послойное обследование среды, и аналого-цифровой преобразователь, где они преобразуются в цифровую форму. Оцифрованный сигнал георадара поступает в процессор, который осуществляет его сравнение с базовыми значениями, хранящимися в ПЗУ. В ПЗУ хранится информация о несущей способности всех типов грунтов при различных погодно-климатических условиях (температурно-влажностных режимах) и соответствующий несущей способности диагностический признак цифрового сигнала георадара. Эти данные определяются экспериментально - путем пенетрации и одновременной георадиолокации всех видов грунтов при различных погодно-климатических условиях (температурно-влажностных режимах) и различной плотности грунтов. По результатам автоматизированного сравнения, осуществляемого в реальном масштабе времени, производится оценка несущей способности грунта и определяется возможность движения транспортных средств, отражаемая на блоке индикации.The essence of the proposed device georadar assessment of the bearing capacity of soils is illustrated by the structural diagram of the device shown in the drawing. The control unit, based on the initial information entered by the operator on the characteristics of the vehicle, the type of soil and weather and climate conditions, controls the processor. The transmitting antenna emits pulses of electromagnetic radiation generated in the signal conditioning unit into the medium. The received reflected signals by a receiving antenna amplified in a broadband amplifier are transmitted to a stroboscopic receiver, which allows for a layered examination of the medium, and an analog-to-digital converter, where they are converted to digital form. The digitized GPR signal is sent to the processor, which compares it with the basic values stored in the ROM. The ROM stores information on the bearing capacity of all types of soils under various weather and climate conditions (temperature and humidity conditions) and the corresponding diagnostic capability of a digital sign of ground penetrating radar. These data are determined experimentally - by penetration and simultaneous georadiolocation of all types of soils under various weather and climate conditions (temperature and humidity conditions) and different soil densities. Based on the results of an automated comparison carried out in real time, an assessment is made of the bearing capacity of the soil and the possibility of movement of vehicles is determined, which is displayed on the display unit.

Устройство георадиолокационной оценки несущей способности грунтов позволяет оценить состояние грунтовой среды практически в каждой точке трассы движения (минимальный шаг зондирования может составлять всего несколько миллиметров). Выбором частоты излучаемых в грунтовую среду электромагнитных волн обеспечивается требуемая глубина зондирования, выбираемая в зависимости от массово-геометрических характеристик транспортных средств. Автоматизированная обработка данных георадиолокационных измерений позволяет осуществлять оценку несущей способности грунтовой среды трассы движения транспортных средств в реальном масштабе времени.The device for georadar assessment of the bearing capacity of soils allows you to assess the condition of the soil environment at almost every point on the road (the minimum sensing step can be only a few millimeters). The choice of the frequency of electromagnetic waves emitted into the soil environment provides the required sounding depth, which is selected depending on the mass-geometric characteristics of vehicles. Automated processing of GPR data allows real-time assessment of the bearing capacity of the soil environment of the vehicle’s driving route.

Источники информацииInformation sources

1. ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.1. GOST 19912-2001 Soils. Field test methods by static and dynamic sounding.

2. Методические и справочные материалы по инженерному обеспечению боевых действий. Учебное пособие. - М.: ВА РВСН, 1999 г. - 456 с.2. Methodological and reference materials on the engineering support of military operations. Tutorial. - M .: VA Strategic Rocket Forces, 1999 - 456 p.

3. А.В.Старовойтов. Интерпретация георадиолокационных данных. М.: МГУ. 2008.3. A.V. Starovoitov. Interpretation of GPR data. M .: MSU. 2008.

4. Заявка на изобретение №99116757/03 от 30.07.1999 г., E01C 1/00, G01C 7/04 «Способ инженерных изысканий автомобильных дорог».4. Application for invention No. 99116757/03 of 07.30.1999, E01C 1/00, G01C 7/04 "Method for engineering surveys of roads".

Claims (1)

Устройство георадиолокационной оценки несущей способности грунтов, основанное на георадиолокационном обследовании грунтовой среды, отличающееся тем, что блок управления на основе задаваемой исходной информации о массово-геометрических характеристиках транспортного средства, типе грунта и погодно-климатических условиях осуществляет управление процессом обследования грунтовой среды, при котором отраженные грунтовой средой сигналы электромагнитного излучения, преобразованные в аналогово-цифровом преобразователе в цифровую форму, поступают в процессор, который осуществляет их сравнение с базовыми значениями, хранящимися в ПЗУ, в котором несущей способности грунтов при различных погодно-климатических условиях поставлен в соответствие интервал оцифрованного сигнала георадара, и по результатам сравнения в реальном масштабе времени производится оценка несущей способности грунта, и определяется возможность движения транспортных средств, отражаемая на блоке индикации. A device for georadar assessment of the bearing capacity of soils, based on a georadar survey of the soil environment, characterized in that the control unit, on the basis of predetermined initial information about the mass-geometric characteristics of the vehicle, the type of soil and weather and climate conditions, controls the process of examination of the soil environment, in which the soil medium signals electromagnetic radiation converted into an analog-to-digital converter in digital form, enter the processor, which compares them with the basic values stored in the ROM, in which the bearing capacity of the soil under various weather and climate conditions is associated with the interval of the digitized GPR signal, and based on the results of the comparison in real time, the bearing capacity of the soil is estimated, and determines the possibility of movement of vehicles, reflected on the display unit.
RU2010108185/28A 2010-03-09 2010-03-09 Device for georadar estimation of soil bearing capacity RU2419110C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010108185/28A RU2419110C1 (en) 2010-03-09 2010-03-09 Device for georadar estimation of soil bearing capacity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010108185/28A RU2419110C1 (en) 2010-03-09 2010-03-09 Device for georadar estimation of soil bearing capacity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2419110C1 true RU2419110C1 (en) 2011-05-20

Family

ID=44733786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010108185/28A RU2419110C1 (en) 2010-03-09 2010-03-09 Device for georadar estimation of soil bearing capacity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2419110C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU178696U1 (en) * 2017-05-02 2018-04-17 Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") MOBILE LABORATORY FOR MONITORING AN AIRDROM COVERAGE OF THE TAKEOFF
RU2817307C1 (en) * 2023-08-11 2024-04-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Device for diagnostics of technical condition of low-pressure earth dams

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2105330C1 (en) * 1996-07-25 1998-02-20 Акционерное общество "Ассоциация "Радиоавионика" Geophysical radar
RU2235347C1 (en) * 2003-08-11 2004-08-27 РЫХЛИНСКИЙ Николай Иванович Method for geoelectrosurveying (variants)
GB2413851A (en) * 2004-05-06 2005-11-09 Ohm Ltd Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs
RU2263934C1 (en) * 2004-02-27 2005-11-10 Леонид Абрамович Лозовский Method for radiolocation probing and device for realization of said method
RU2009140912A (en) * 2009-11-06 2011-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Георазведочная Компания" (ООО "Георазведочная Компания") (RU) METHOD AND SYSTEM OF RADAR SURVEYING OF EARTH

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2105330C1 (en) * 1996-07-25 1998-02-20 Акционерное общество "Ассоциация "Радиоавионика" Geophysical radar
RU2235347C1 (en) * 2003-08-11 2004-08-27 РЫХЛИНСКИЙ Николай Иванович Method for geoelectrosurveying (variants)
RU2263934C1 (en) * 2004-02-27 2005-11-10 Леонид Абрамович Лозовский Method for radiolocation probing and device for realization of said method
GB2413851A (en) * 2004-05-06 2005-11-09 Ohm Ltd Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs
RU2009140912A (en) * 2009-11-06 2011-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Георазведочная Компания" (ООО "Георазведочная Компания") (RU) METHOD AND SYSTEM OF RADAR SURVEYING OF EARTH

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU178696U1 (en) * 2017-05-02 2018-04-17 Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") MOBILE LABORATORY FOR MONITORING AN AIRDROM COVERAGE OF THE TAKEOFF
RU2817307C1 (en) * 2023-08-11 2024-04-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Device for diagnostics of technical condition of low-pressure earth dams
RU2818132C1 (en) * 2023-10-13 2024-04-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Method for performance monitoring of low-pressure earth dams

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Benedetto et al. An overview of ground-penetrating radar signal processing techniques for road inspections
Salmivaara et al. Wheel rut measurements by forest machine-mounted LiDAR sensors–accuracy and potential for operational applications?
Goodman et al. A ground-radar view of Japanese burial mounds
Jack et al. Imaging attributes of railway track formation and ballast using ground probing radar
EP0052052A1 (en) Process and apparatus for geophysical surveys
US11944029B2 (en) Systems and methods for diagnosing soil characteristics and subterranean plant characteristics
JP2005503566A (en) Subsurface radar imaging
Diamanti et al. Air-launched and ground-coupled GPR data
Wieder et al. Comparison of soil strength measurements of agricultural soils in Nebraska
Becker et al. Locating drainage tiles at a wetland restoration site within the Oak Openings region of Ohio, United States using UAV and land based geophysical techniques
KR100365140B1 (en) Detection apparatus for the survey of buried structures by used gpr system
Alao Determination of the geophysical signature of soft-clay and hard lateritic soils and the implications on geotechnical works using electrical resistivity imaging
Fontul et al. Ground penetrating radar investigations in the noble Hall of são carlos theater in lisbon, Portugal
Butnor et al. Using ground-penetrating radar to detect tree roots and estimate biomass
RU2419110C1 (en) Device for georadar estimation of soil bearing capacity
Pożarycki et al. Application of mechanical and electromagnetic waves in an integrated determination of pavement bearing capacity
Wu et al. Digital soil mapping using drone-borne ground-penetrating radar
Tomecka-Suchoń et al. Application of GPR and seismic methods for noninvasive examination of glacial and postglacial sediments in the Psia Trawka glade: the Tatra Mts., Poland
Tyndale-Biscoe et al. A system for collecting spatially variable terrain data
Huisman et al. Accuracy and reproducibility of mapping surface soil water content with the ground wave of ground-penetrating radar
RU2647221C2 (en) Method for detecting the boundary of local underground peat fire and method of delivery of the portable georadar to the peat bog surface and receiving the sounding data in real time
RU2256941C1 (en) Mobile georadar for remote search for location of subterranean main communications and determining of their cross-section size and depth under the soil
RU2416116C1 (en) Georadar method of determining soil bearing capacity
Barone et al. Forensic geophysics: How the GPR technique can help with forensic investigations
Scott Jr et al. Field testing and development of a seismic landmine detection system