Согласно последним исследованиям больше половины дорог РФ не соответствуют нормативным требованиям. При этом, по расчетам специалистов, сроки их эксплуатации должны составлять минимум 12–15 лет. В действительности же это 3–5 лет, а для дорог северных территорий срок уменьшается до 1–2 лет. Чтобы лучше оценивать качество дорожного покрытия, радиофизики ТГУ предлагают расширить возможности широкозахватного георадара «Терразонд».
Для георадиолокации и определения толщин многослойной дорожной одежды впервые будет адаптирован алгоритм из глубинной сейсморазведки. Это позволит в режиме реального времени осуществлять обработку принятых сигналов и оперативно получать радиоизображение скрытых объектов и неоднородностей в каждом заданном подповерхностном слое земной поверхности. Работы ведутся в рамках грантовой поддержки РНФ.
«Причиной преждевременного износа покрытия являются ошибки при проектировании, нарушение технологий и некачественные материалы, используемые при строительстве и ремонте дорог, переувлажнение земляного полотна грунтовыми и поверхностными водами. При этом причина ошибок при проектировании – недостаток информации о толщине уже существующей дорожной одежды, а также недостоверные данные о геологическом разрезе земляного полотна и подстилающего основания», – объясняет профессор кафедры радиофизики и электроники РФФ ТГУ Сергей Шипилов.
Для прогнозирования сроков ремонта и качественной реконструкции дорог нужно иметь полное представление о структуре дорожной одежды. Существующий российский широкозахватный георадар «Терразонд», разработанный с привлечением радиофизиков ТГУ, позволяет захватывать полосу дорожного полотна до 2,5 метров. При этом измерения происходят на скорости, соизмеримой со скоростью движения автомобиля в потоке, – 80-90 км/час. Так за одни сутки можно получить информацию об участке дороги примерно в 500 км.
Георадар «Терразонд». Фото: НИ ТГУ.
«Сейчас толщина покрытий измеряется путем отбора проб (кернов) на некоторых участках дорожного полотна. Это достаточно трудоемкая и долгая работа, поэтому количество кернов очень сильно ограничено, и это не позволяет оценить качество дорожного покрытия на всем участке. При дистанционном радиоволновом зондировании керны брать не нужно. При этом мы получаем информацию о толщине дорожного полотна не просто в каком-то конкретном участке, а на протяжении всей дороги, что позволяет выявить те участки, где она уменьшена», – рассказывает Сергей Шипилов.
Во время зондирования «Терразонд» собирает около 1 гигабайта данных на 1 километр. Это большой объем, которые необходимо обрабатывать и структурировать. Поэтому ученые в рамках гранта РНФ планируют разработать систему алгоритмов, которые позволят определять толщину слоев дорожного покрытия и места увлажнения этого дорожного покрытия, где зимой при замерзании будет образовываться лед, приводящий к вспучиванию и деформации асфальта.
Керны на дорожном полотне. Фото: НИ ТГУ.
«Впервые для георадиолокации будет адаптирован алгоритм из глубинной сейсморазведки для определения толщин многослойной дорожной одежды. За счет использования антенной решетки с большим числом приемных и передающих антенн у нас будет множество ракурсов зондирования одновременно. Это позволит получать параметры оценки слоев с малой погрешностью даже в случае наличия шероховатостей границы слоев и локальных неоднородностей внутри конструкции дорожной одежды», – объясняет Сергей Шипилов.
В итоге полученные результаты будут способствовать совершенствованию технологических процессов – снизят издержки производства, повысят безопасность дорожного движения и обеспечат технологическую независимость и импортозамещение технологий для контроля качества в дорожном строительстве.
«Эти результаты будут значимы как с точки зрения фундаментальной науки, так и практических приложений. Например, в мобильных дорожных лабораториях для оперативной диагностики дорожного полотна. Но при этом наша главная цель – создать технологию, которая бы позволила контролирующей компании обеспечивать дистанционный контроль больших участков дорог и дальше использовать это в важных народнохозяйственных целях. Сейчас для контроля полотна ГОСТом не зафиксированы процедуры, связанные с дистанционным зондированием, но, возможно, результаты этого гранта позволят выйти на создание новых ГОСТов, включающих и данную технологию, – подытожил Сергей Шипилов.
Источник: НИ ТГУ
