Загадки метода определения наличия блуждающих токов в грунте

Записки геофизика-изыскателя

Один из самых загадочных геофизических методов исследования в инженерно-геологических изысканиях — это метод определения наличия блуждающих токов (БТ) в грунте.

Казалось бы, что всё о нём написано в Приложении Г небезызвестного ГОСТ 9.602-2016 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии». Да и по сути это некая вариация метода естественных электрических потенциалов (ЕП).юб

Однако — жёстко фиксируется база электроразведочной установки, разнос составляет 100 м. Почему? Ответ на этот вопрос я так и не нашёл, хотя в изысканиях уже свыше 15 лет. Первое, что приходит в голову: а почему вы делаете «ворота» при полевых работах методом вертикального электрического зондирования? Вот, наверное, и тут — для регистрации малых величин разности потенциалов. Видимо, на более короткой базе установки величины уже будут превышать первые десятки и сотни милливольт. Кто проверит?

Ещё один интересный момент: разность потенциалов измеряют по двум взаимно перпендикулярным направлениям, причём — одновременно. Опять же — почему? В геологоразведке скажут: геофизические профили следует располагать вкрест простирания геологических структур. Может, и тут — учитываем анизотропию геологической среды и пытаемся регистрировать максимальные значения потенциала?

Третья непонятка — почему длительность регистрации именно 10 минут? Не 15, не 30, не 60 минут? В то же время, при работах на железной дороге длительность регистрации естественных потенциалов обычно не менее 30 минут. Да и какой временной тренд можно «поймать» за 10 минут регистрации, когда давно известно о суточных, месячных и годовых колебаниях геофизических полей? Значит ли это, что ГОСТ 9.602-2016 некорректен в своих положениях?

И в четвертых — если мёрзлый грунт имеет высокие сопротивления, то на кой чёрт определение наличия блуждающих токов выполняют в зимний период года или в районах распространения многолетнемёрзлых грунтов?! В таких условиях по определению естественные потенциалы будут ничтожно малы.

А интерпретацию данных вы как проводите? Просто определяете размах минимальной и максимальной величин зарегистрированных потенциалов и сопоставляете с критерием наличия блуждающих токов в уже упомянутом Приложении Г? Превышает или не превышает 0,5 Вольт?

Но ведь и это ещё не всё! По записи временного ряда вы должны «диагностировать» положительные, отрицательные или знакопеременные потенциалы в точке наблюдения. При этом только положительные или только отрицательные по разности потенциалов временные ряды характеризуются смещением тренда во времени. И это тоже надо указать в отчёте. Анодная зона (только положительные значения разности потенциалов) характеризует места «входа» токов в грунтовую толщу, катодная зона (только отрицательные значения разности потенциалов) — места «выхода» токов из грунтовой толщи. Знакопеременная зона — наиболее опасная зона для будущего сооружения.

Однако вы не учитываете самого интересного: основными источниками блуждающих токов в земле для подземных металлических сооружений являются электрифицированные железные дороги, трамваи, промышленный, карьерный и рудничный транспорт. То есть говорить о блуждающих токах в глухой тайге или в бесконечной тундре при удалении за 100-300 км от любых объектов цивилизации — в корне неверно! Блуждающие токи не могут существовать без их источников. Напуркуа тогда, спрашивается, прёмся в глухомань замерять БТ?..

Ну и напоследок: спорю на литр пива, что большинство из вас ни разу не пытались строить карты распределения размахов разностей потенциалов по площади или графики размахов по дистанции линейного объекта и уж тем более не пытались соотнести такую визуализацию полученных данных с инженерно-геологическими условиями в разрезе, с геоморфологическими условиями местности или с наличием неподалёку от точек наблюдений электрифицированных сооружений. А вы и попробуйте, ведь скучную и нудную работу надо делать для себя интереснее. Хотя бы в камералке.

P.S. Если кто-то из вас будет копать дальше, то накину ещё фактов:

ортогональные измерения прежде всего направлены на локализацию источника БТ, но как определить азимут — в нормативно-техническом документе, в том же ГОСТ 9.602-2016, не написано;
обязательна ориентировка двух ортогоналей по сторонам света — для облегчения расчета азимута на источник БТ, либо, если это трасса линейного сооружения, то одна линия идёт вдоль оси трассы, вторая — перпендикулярно ей;
при выборе пары неполяризующихся электродов для проведения работ их разность ЭДС между собой должна быть минимальной, но только у электриков нашёл конкретный критерий — не более 2 мВ. По другим сведениям — не более 10 мВ, что кажется слегка завышеным значением, так как минимальные величины разности потенциалов при полевых измерениях могут быть как раз такого порядка;
важен порядок подключения неполяризующихся электродов к измерителю: один и тот же электрод должен «отвечать» за юг и запад, второй — за север и восток; в случае работы по трассе линейного объекта, то один и тот же электрод всегда стоит в сторону начала трассы и в точке, близкой к оси трассы;
если измеряемая разность потенциалов устойчива, то есть не изменяется по значению и знаку, значит в земле присутствуют токи естественного происхождения (токи в результате окислительно-восстановительных реакций), в случае неустойчивого характера, то есть изменяется по значению и знаку или только по значению, то это указывает на наличие блуждающих токов от конкретных источников;
в предыдущих нормативно-технических документах критерий наличия БТ в земле был 40 мВ, а сейчас — 500 мВ, и кроме как невнятного «сейчас другие материалы используются при строительстве, поэтому можно загрубить критерий» так и не выяснил при поисках ответа на этот вопрос.