​​​Разрабатываемая технология может применяться для контроля состояния конструкций зданий и инженерных сооружений – мостов, трубопроводов и т.д. Технология основана на изучении динамических характеристик стоячих волн, возникающих в сооружениях в результате воздействия сейсмоакустических шумов. Для выделения стоячих волн применяется накопление большого числа амплитудных спектров шумовых записей. При необходимости для контроля и интерпретации получаемых результатов привлекаются данные физического и численного моделирования.

В работе принимают участие сотрудники лаборатории динамических проблем сейсмики ИНГГ СО РАН к.т.н. К.В. Федин, д.т.н. Ю.И. Колесников​ и бакалавр кафедры геофизических систем НГТУ НЭТИ Е.Э. Косякина, которая помогала ученым производить измерения в ходе натурных экспериментов. Для сбора данных исследователи используют одноканальные цифровые регистраторы, геофоны и специальное программное обеспечение.

​Что именно сделали ученые?

Пример применения данной технологии – исследование амплитудно-частотных характеристик десятиэтажного жилого дома и приповерхностного слоя грунтов, лежащих в его основании. Как известно, совпадение собственных частот сооружения и грунтового слоя в его основании снижает сейсмобезопасность сооружения. При проектировании сооружений стараются учитывать резонансные свойства грунтов, но в реальности это не всегда удается сделать. Поэтому желательно иметь возможность контролировать резонансные свойства сооружений и их грунтовых оснований, для чего и предназначена разрабатываемая технология.

Измерение сейсмоакустических шумов в здании (по вертикальному профилю) и на поверхности грунтового слоя проводилось в летний и зимний периоды. Результаты проведенных измерений показали, что частотно-амплитудные характеристики исследуемого здания практически не изменились с течением времени, а собственные частоты грунтового слоя зимой повышаются на несколько десятков процентов. При этом зимой частота низшей моды колебаний приповерхностных грунтов практически совпадает с одной из собственных частот здания.

При повторных измерениях в 2020 году было замечено, что по сравнению с 2018 годом наблюдается резкое увеличение амплитудного спектра с 5 по 7 этажи здания (см. рисунок), что может быть вызвано либо конструктивными изменениями (например, при перестройке квартир), либо естественным старением конструкций здания. Таким образом, разрабатываемая технология может с успехом применяться для мониторинга и тестирования зданий и сооружений.



Сравнение распределений амплитудных спектров по высоте здания, измеренных в 2018 (а) и 2020 (б) годах


​Где стоит применять технологию?

По словам ученых, исследования показали, что при проектировании различных сооружений необходимо учитывать сезонные изменения резонансных свойств приповерхностных грунтов, особенно в районах с ярко выраженной сезонностью и в сейсмоопасных регионах.

Актуальным это становится и для Новосибирской области. В регионе возрастает техногенное воздействие на геологическую среду, что приводит, в том числе, к росту наведенной сейсмичности. Это связано, в частности, с тем, что в Искитимском районе области ведется добыча угля открытым способом. Из-за проведения работ на угольных карьерах происходит изменение напряжённо-деформированного состояния породного массива, которое приводит к возникновению техногенных землетрясений. Также относительно недалеко от Новосибирской области находятся зоны повышенной сейсмичности (Горный Алтай, Саяны), что также создает дополнительные риски.

В дальнейшем ученые планируют развивать свои наработки. По результатам исследования десятиэтажного дома Елизавета Косякина успешно защитила квалификационную работу на степень бакалавра.

​Текст сообщения под редакцией Павла Красина

Иллюстрации предоставлены Е.Э. Косякиной

Похожие новости

  • 21/05/2021

    Новосибирские ученые разработали поточный измеритель минерализации водных растворов

    Сотрудники ИНГГ СО РАН изготовили поточный измеритель минерализации водных растворов и природных вод. Он предназначен для автоматизированного мониторинга жидкостей, сопутствующих природному газу при его добыче.
    796
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    6292
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    4936
  • 14/12/2020

    «Новосибирск – Северу»: перспективы сотрудничества для научных учреждений

    Дни делового и экономического сотрудничества «Новосибирск – Северу» проходят 14-18 декабря 2020 года в онлайн формате в городах Губкинский, Надым, Новый Уренгой, Ноябрьск, Сургут.  Организатор – департамент промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии города Новосибирска.
    546
  • 31/05/2021

    Новосибирские ученые разработали уникальный цифровой сейсмометр

    ​Ученые института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН разработали прототип цифрового сейсмометра с возможностью оперативной обработки данных. Проект поддержал Фонд содействия инновациям (региональное представительство в Академпарке) по программе «УМНИК».
    1084
  • 23/03/2021

    Молекулы как отпечатки пальцев

     Нефтяная «родословная». Километры никем ранее не хоженых таёжных и горных троп, романтика песен под гитару около костра — такой образ геолога отложился в нашем сознании с прошлого века. Конечно, и сейчас для того, чтобы собрать материал для изучения, геологи месяцами работают в поле, но технические возможности для исследования данных у них стали гораздо шире, чем 50 лет назад.
    550
  • 18/05/2021

    Начался полевой сезон. Какие экспедиции запланировали сотрудники ИНГГ СО РАН?

    24 отряда Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН готовятся отправиться в путь согласно намеченному расписанию. С мая по ноябрь ученые собираются вести исследования в 17 регионах России.
    628
  • 30/08/2021

    Российские геологи научились находить нефтяные месторождения с помощью беспилотников

    Ученые Института лазерной физики СО РАН разработали аэромобильный газоанализатор в виде беспилотника, который определяет концентрацию метана в воздухе, что может указывать на наличие нефтяных месторождений.
    231
  • 29/12/2018

    Проект НГУ «Аэротомография» поддержан Межведомственной рабочей группой Правительства РФ

    ​​В современном мире растет популярность беспилотной авиации. Так, беспилотные воздушные суда (БВС) уже нашли широкое применение в системах мониторинга дорог, трубопроводов и ЛЭП, в строительстве, при создании беспроводных сетей, в точном земледелии, в построении карт и планов местностей, населенных пунктов и транспортных путей.
    1950
  • 17/10/2019

    Наука на понятном языке

    ​Седьмой фестиваль Nauka 0+ охватил Новосибирскую область.  Научная десятидневка впервые шагнула из Новосибирска в районы области. Одним из главных событий первого дня фестиваля стало открытие в минувшую пятницу в ГПНТБ СО РАН интерактивной выставки научных достижений.
    1089