Разработана комплексная система для выявления проседаний грунта и потенциально опасных дефектов в городских районах метрополитена. Данная методика сочетает данные, полученные с помощью спутникового радиолокационного мониторинга, лазерного сканирования и георадара, что обеспечивает возможность первоначального обнаружения подозрительных участков на обширной территории, после чего следует детальное обследование непосредственно на месте.

Исследователи подчеркивают, что традиционные методы мониторинга зачастую базируются на использовании лишь одной технологии. Такой подход ограничивает получение информации только определёнными типами изменений и может оказаться недостаточно надёжным при обследовании протяжённых подземных конструкций. Новая система получила наименование многоуровневой дистанционной диагностики (MSRS) и интегрирует три взаимодополняющих подхода.

На начальном этапе специалисты применяют спутниковую интерферометрическую радиолокацию (InSAR), которая позволяет отслеживать смещения поверхности путем сравнения радиолокационных сигналов, полученных над одной и той же территорией в различные моменты времени. Для отделения сезонных колебаний от долгосрочного проседания грунта исследователи дополнительно использовали метод сезонно-трендовой декомпозиции LOESS.

Тестирование проводилось вдоль городского участка линии метрополитена. Анализ спутниковых данных выявил вентиляционную шахту, в окрестностях которой наблюдалась заметная аномалия проседания. Более детальное изучение продемонстрировало, что деформация имела постепенный и продолжительный характер.

Вследствие выявления подозрительного участка, исследователи приступили к проведению наземного лазерного сканирования. Визуальный осмотр шахты показал наличие трещин на своде и следы ранее выполненных ремонтных работ. Применение лазерного сканирования дало возможность точно измерить конфигурацию поверхности и определить тип деформации.

Было установлено, что проседание потолка усиливается в направлении участка, находящегося непосредственно под автомобильной дорогой, проходящей над шахтой. Это потребовало проведения дополнительных исследований грунта, залегающего ниже поверхности.

На заключительном этапе работ специалисты применили георадар – метод, основанный на передаче высокочастотных электромагнитных импульсов в грунт и фиксации отражённых сигналов. Данная технология позволяет выявлять особенности подземной структуры без необходимости разрушения дорожного покрытия.

Георадарное обследование участка дороги над шахтой зафиксировало сигналы, указывающие на наличие структур, напоминающих подземные пустоты. Также было отмечено, что границы между слоями грунта менее четко выражены, что говорит о неоднородности подповерхностной структуры.

Применение комплекса из трех различных методик позволило убедиться, что выявленная аномалия осадки не является результатом погрешности какого-либо отдельного метода измерений. Анализ спутниковых данных показал наличие проблемы на обширной территории, лазерное сканирование подтвердило деформацию самой конструкции, а георадар выявил признаки неоднородности грунта, расположенного под ней.

Согласно заявлению авторов, подобная методика позволяет более детально определять последствия некачественного уплотнения грунта, ошибок, допущенных при строительстве, и других дефектов, которые могут оставаться незамеченными в ходе обычного визуального осмотра.

Ученые полагают, что данная система способна трансформировать принципы обеспечения безопасности городской инфраструктуры, перенеся фокус с ликвидации последствий аварий на заблаговременное выявление участков, представляющих потенциальную опасность. В перспективе MSRS может быть использована для разработки графиков технического обслуживания и проведения целенаправленных обследований зон повышенного риска, что в конечном итоге может уменьшить вероятность внезапных проседаний грунта, повреждений зданий и сбоев в работе инфраструктуры.

Исследование опубликованов журнале Tunnelling and Underground Space Technology.