К естественным (природным) причинам потери целостности и устойчивости твердого покрытия дорог относятся геодинамические зоны в приповерхностной части горного массива основания, которые характеризуются поавшенной разуплотненностью и современными (неотектоническими) подвижками сопряженных блоков земной коры. По упомянутым зонам происходит интенсивное движение потоков подземных вод, обеспечивающее суффозию частиц грунта и снижающее его несущую способность. Разрушающие процессы проявляются особенно интенсивно, когда вблизи полотна дороги расположены крупные естественные или искусственные водоемы, соединенные с основанием дороги линейными геодинамическими зонами.
Существенной причиной пониженной устойчивости полотна дороги являются слабопрочные породы (глины, пески) горного массива основания дороги.
Для своевременного и обоснованного осуществления защитных мероприятий необходимо на ответственных автотрассах обнаруживать потенциально опасные участки с выявлением на них негативных геологических процессов и явлений еще на ранних стадиях их возникновения и развития. Для этого нужно получать объемную информацию о состоянии горного массива основания и периодически отслеживать возможные его изменения во времени.
Очевидно, что такая задача непосильна традиционному бурению, из-за точечного характера информации и высокой стоимости работ.
Состояние объемов горных пород и его динамика могут быть изучены полевыми геофизическими методами. Любые изменения состава и состояния горного массива или его части находят свое отражение в изменении физических параметров пород и физических полей. Поэтому, в принципе, любыми геофизическими методами можно без бурения скважин обнаруживать неоднородности горного массива и отслеживать их эволюцию за любые промежутки времени. Однако экономические соображения вынуждают использовать наиболее информативные, простые в исполнении и малозатратные геофизические методы.
Для поставленных задач наиболее эффективными, на наш взгляд, являются методы электрометрии, так как они позволяют оконтурить в плане зоны массивов, отличающихся удельным электрическим сопротивлением, и охарактеризовать распространение таких зон на глубину. Кроме того, методы электрометрии характеризуются высокой оперативностью, относительно низкими затратами и простотой применяемой аппаратуры.
Физической основой электрометрии является природная дифференциация различных пород по удельному электрическому сопротивлени (и другим электрическим свойствам) и резкое влияние на значение этого параметра степени раздробленности, измельченности, обводненности. Из этих условий априори следует, что однородные, плотные массивы будут обладать одним значением удельного электрического сопротивления, а нарушенные и обводненные - другим (при прочих равных условиях).
Нами был использован метод вертикального электрического зондирования (трехэлектродная установка) при исследовании по трем профилям одного из участков территории канала Северский Донец - Донбасс в районе поселка Курдюмовка Донецкой области. Полуразносы питающей линии (АО) изменялись от 1.39 до 140 м, размер приемной линии не менялся (MN=1м). Шаг измерений (точек зондирования) по профилю составлял 5-10 м.
Материалы наблюдений обработаны на ПЭВМ по стандартным программам. По каждому профилю построены разрезы с картиной распределения значений кажущегося сопротивления на всю глубину исследования и карты площадного распределения значений этого параметра по изученной территории для четырех различных глубинных горизонтов. В совокупности разрезы и карты обеспечили полную картину изменения значений кажущегося сопротивления по всему объему горного массива, прилегающего к каналу. Это позволило установить места утечки воды из канала и зоны ее растекания в окружающий массив.
Каждый из трех профилей наблюдения пересек асфальтированную дорогу местного значения. Ее положение отчетливо зафиксировано аномальными значениями кажущегося сопротивления горного массива основания, как на разрезах, так и на картах. По значениям кажущегося сопротивления также четко отмечены ослабленные зоны в основании, подтвержденные нарушением целостности твердого покрытия.
Выводы: